Automatização da modelação de ligações de aço
Para acelerar o processo de projeto e ser mais competitiva, um dos nossos clientes, a ENECA - empresa de engenharia e consultoria da Bielorrússia, apostou na solução certa - a automatização da modelação de ligações de aço. O Engenheiro-Chefe de Projeto do Departamento de Estruturas Metálicas da ENECA, Andrei Auchynnik, escreveu um interessante artigo sobre o processo de seleção de ferramentas. Ele revela as razões pelas quais escolheram o IDEA StatiCa em particular e quais são os benefícios da solução para os seus projetistas de construção.
Identificamos muitos padrões semelhantes no processo de decisão da ENECA em todo o mundo, pelo que decidimos partilhar a sua experiência e ponto de vista sobre como e por que razão decidiram utilizar o IDEA StatiCa no seu processo de projeto.
Com a aprovação da ENECA, apresentamos também nas nossas páginas o artigo original.
Sobre a ENECA
A ENECA é uma empresa de engenharia e consultoria da Bielorrússia. Há mais de 16 anos que presta serviços profissionais multidisciplinares para projetos de nova construção e modernização. A atuar no setor AEC, desenvolvemos estudos de viabilidade, projeto de base e de execução, prestamos serviços de gestão de dono de obra, bem como realizamos trabalhos económicos e ambientais. Os nossos principais setores desde a fundação da empresa são a energia, a indústria e o imobiliário comercial. Os especialistas da ENECA realizam também trabalhos no domínio dos edifícios residenciais, energias renováveis e ambiente, setor da água e indústria de petróleo e gás.
A ENECA trabalha principalmente com projetos para os países da CEI (pós-soviéticos) e promove-se ativamente no mercado da UE. O objetivo do Departamento de Estruturas Metálicas é executar projetos de forma rápida, competente e adaptada a qualquer requisito dos seus clientes.
O grupo estrutural da ENECA não é especializado em nenhum tipo particular de objetos. Para uma empresa em desenvolvimento, que procura consolidar-se a longo prazo no setor de projeto da UE, a seleção de cada novo projeto depende das exigências do mercado.
O que devem fazer os engenheiros para ser competitivos?
Em primeiro lugar, formalizar ao máximo o processo de projeto e automatizar as atividades de rotina. De seguida, analisar esses processos em detalhe.
Mas, antes de mais, algumas palavras sobre o início do Departamento de Estruturas Metálicas da Eneca.
Aquando da criação do Departamento de Estruturas Metálicas em 2017, foram selecionados os seguintes programas como software de trabalho:
- Dlubal RFEM - análise estrutural
- Tekla Structures - modelação
- IDEA Statica - projeto de ligações estruturais de aço
O critério principal é a ligação mútua entre os programas, possibilitada pelos seus conectores ou ligações BIM.
Os programas acima mencionados foram selecionados por engenheiros em exercício, e não pelos executivos, ou seja, os programas selecionados foram exaustivamente testados e funcionam de facto.
Até então, o cálculo das ligações de aço estrutural era realizado maioritariamente através de folhas de cálculo Excel. A lista resultante de juntas que podíamos utilizar limitava as nossas oportunidades logo no início dos projetos, o que não é uma abordagem avançada e orientada para o futuro. A flexibilidade é um dos principais objetivos da ENECA.
Por que razão o IDEA Statica em particular?
Na seleção do software para o cálculo de ligações, o IDEA Statica foi o melhor programa, que nos permitiu extrair as combinações de cálculo do programa de análise estática. A utilização conjunta do Dlubal RFEM e do IDEA Statica (ligação BIM) satisfez plenamente os nossos requisitos. Considerámos como vantagens significativas do IDEA Statica a formação rápida dos especialistas e a introdução a curto prazo nos projetos em curso. Interface intuitiva e controlo fácil, visualização gráfica dos resultados, capacidade de classificar a rigidez da ligação para o esquema de cálculo da análise estática, preparação simplificada do relatório de cálculo da ligação - todos estes critérios contam a favor do IDEA Statica, como resulta da experiência dos engenheiros da ENECA.
Dado que as ligações podem ser criadas parametricamente no IDEA Statica, é possível analisar as ligações mais frequentemente utilizadas na prática de engenharia num período de tempo bastante curto.
Por exemplo, vejamos a ligação mais simples, componente n.º 43, que é uma ligação padrão no Tekla Structures.
Este componente é utilizado em quase todas as instalações dos nossos clientes como uma junta que liga uma viga secundária à viga principal em mezaninos e lajes entre pisos.
Os vãos das vigas secundárias são diferentes e as cargas em toda a superfície também podem ser diferentes. Um engenheiro defronta-se sempre com a seleção do número de parafusos e da sua classe, espessuras da placa de apoio e do enrijecedor, seleção de soldaduras - trabalho de rotina habitual com uma enorme gama de soluções possíveis, e tudo isto agrava-se quando vários especialistas trabalham em conjunto.
É prática comum na ENECA que as juntas simples para fixação de elementos estruturais sejam selecionadas por um engenheiro que trabalha com a modelação no Tekla Structures. Os gastos de tempo separados para cada parte do trabalho, como o cálculo, a unificação parcial e o desenvolvimento de desenhos de fabrico para um grande número de conjuntos, resultaram no aumento do tempo necessário para o processo de modelação. Devido a todos estes problemas, o procedimento necessitava de automatização urgente.
Formalização do processo e automatização do fluxo de trabalho
O melhor exemplo de formalização do processo de projeto é a utilização de uma série típica de ligações para edifícios e instalações projetados nos países da CEI, bem conhecida por qualquer engenheiro que trabalhe nesta região. Trata-se de catálogos onde as propriedades da ligação podem ser selecionadas de acordo com os critérios especificados e as forças de apoio. Uma boa ideia antiga precisa apenas de ser atualizada.
No século XX, este trabalho foi realizado durante um longo período por um enorme instituto de projeto financiado pelo Estado, com um grande número de especialistas. Como realizar agora um trabalho deste tipo utilizando ferramentas avançadas e no prazo mais curto possível? É simples.
Determine a seleção dos parâmetros de ligação utilizando o IDEA StatiCa; no Tekla Structures podem encontrar-se muitas ferramentas para a automatização do processo. Após ter determinado os critérios aceitáveis de acordo com as deformações plásticas, os coeficientes de segurança para parafusos e soldaduras, o fator de estabilidade local para as partes da ligação, passemos à análise da ligação.
Após a análise do comportamento da junta em conjunto com o catálogo de vigas laminadas, procede-se à unificação e otimização da junta - classe de parafuso ótima, dimensões das soldaduras e espessuras das chapas.
Os resultados da análise para cada junta particular são resumidos num ficheiro de texto.
Ficheiro de texto com os resultados da análise
De seguida, cria-se um componente de utilizador no Tekla Structures, cujos dados de entrada contêm os nomes e as propriedades dos perfis a ligar, bem como os valores últimos que determinam as forças de apoio da viga secundária. A ligação entre os perfis é formada com base no ficheiro de texto gerado anteriormente.
Janela de trabalho do componente de ligação no Tekla Structures:
Janela de trabalho do componente de ligação no Tekla Structures.
A criação de um componente simples demora 3 a 4 dias de trabalho de um especialista. É um período de tempo relativamente curto, mas o resultado eleva o projeto a um nível superior. A comodidade de trabalho e a rapidez de utilização trazem benefícios a longo prazo.
Exemplo de utilização num objeto real:
Esta otimização do processo de trabalho utilizando o IDEA Statica cobre 90% das situações possíveis; o trabalho realizado será útil mesmo num caso atípico.
Por exemplo, uma viga é utilizada como escora para reduzir o comprimento de cálculo da viga principal e está sujeita apenas a forças longitudinais. Regressando aos dados iniciais do cálculo, pode então alterar a combinação de cálculo e verificar a ligação.
Além disso, a informação visual pode ser útil - a capacidade resistente da junta calculada com o IDEA Statica, que é apresentada sob a forma de uma combinação de forças de apoio admissíveis para a ligação. Esta informação não é apresentada de forma permanente; para a visualizar, utilize um interruptor, se necessário.
Efeitos da automatização no valor da engenharia
A implementação de novos processos, software e do esquema de automatização acima descrito permite:
- acelerar o processo de modelação de ligações no Tekla Structures em aproximadamente 40-50%;
- reduzir o envolvimento de um engenheiro altamente qualificado, que se ocupa do cálculo das ligações no projeto. Agora, este especialista ocupa-se apenas do cálculo das ligações atípicas (complexas);
- envolver especialistas na modelação de ligações no Tekla Structures que não possuem conhecimentos e experiência extensos em cálculo de ligações. Agora, este especialista apenas precisa de saber como extrair os dados das forças nos elementos do modelo de cálculo estático e, em caso extremo, inserir esses dados na combinação de cálculo no IDEA Statica e redimensionar uma ligação já calculada. O procedimento de montagem, bem como as definições das ligações aparafusadas e soldadas, são assimilados durante o projeto e a execução do objeto.
Esta informação não será novidade para projetistas experientes, mas será útil para aqueles que enfrentam o dilema de escolher qual o software a utilizar e que estão a dar os primeiros passos no projeto.
Todos os créditos pelas imagens e conteúdo: Andrei Auchynnik, Eneca
