4.4 Modelagem e dimensionamento da estrutura
4.4.2 Modelagem com AltoQi Eberick ®
4.4.2.9 Modelo de Cálculo
Conforme a AltoQi® (2019c), há muito tempo os projetistas dividem a estrutura dos
edifícios em partes para poder analisá-la. Na maioria das estruturas, é possível separar os pavimentos e aplicar as reações destes em vários pórticos planos, ou em apenas um pórtico espacial que represente a estrutura para o cálculo dos efeitos das cargas verticais e horizontais, bem como a estabilidade global do edifício.
A sistemática na qual se baseia o sistema é a de modelar a estrutura através de um pórtico espacial composto pelas vigas e pilares da edificação. Neste processo, os elementos são representados por barras ligadas umas às outras por nós. Cada pilar e cada trecho de viga são compostos por barras do pórtico, de onde são obtidos os esforços solicitantes para o dimensionamento. Os painéis de lajes são calculados de forma independente do pórtico.
O cálculo da estrutura é feito da seguinte forma:
− Os painéis de lajes são montados e calculados, de acordo com o processo configurado. − As reações das lajes são transmitidas às vigas em que se apoiam.
− É montado o pórtico espacial da estrutura, recebendo o carregamento calculado pelas lajes.
− O pórtico é processado e os esforços solicitantes são utilizados para o detalhamento dos elementos estruturais.
4.4.2.10 Exportação do modelo estrutural em arquivo IFC
A exportação do modelo é feita através do menu “Arquivo (1)” e segue a sequência como mostra a Figura 98. No item 3 pode-se escolher a exportação completa ou por pavimentos da edificação, no item 4 pode-se escolher um software específico para exportar o arquivo IFC
ou exportar em modelo genérico e no item 5 pode configurar as propriedades do arquivo de acordo com o software que se quer exportar.
Figura 98: Exportação Arquivo IFC.
− Conteúdo das informações do arquivo IFC
Além das informações do espaço, geometria são exportadas as principais informações para gerar o BIM 4D e 5D. Entre as principais informações são: Seções dos elementos estruturais, volume, taxas de armaduras, classe do concreto, cobrimento etc.
5 ANÁLISES DOS RESULTADOS E CONCLUSÕES 5.1 Considerações iniciais
Visando a máxima semelhança entre as configurações dos sistemas, ainda assim ocorreram diferenças nos resultados, devido ao modo de verificação, cálculo e análise característica de cada software. O TQS® e o Eberick® utilizam o sistema de grelhas
discretizadas para a análise das lajes, no entanto, os softwares possuem peculiaridades e características únicas.
Para os cálculos realizados foi considerado laje pré-moldada treliçada em todos os pavimentos, exceto nas lajes em balanço das sacadas e lajes da casa de máquinas e poço do elevador, as vigas e os pilares conforme foram estabelecidos nos dois programas de maneira que fossem as mesmas dimensões em ambos. Todos os elementos estruturais possuem as mesmas dimensões, e os carregamentos aplicados são análogos em ambos os programas.
Todos os resultados obtidos foram adquiridos dos resumos e relatórios fornecidos pelos programas em estudo.
5.1.1 Diferenciais
Na Tabela 7 apresentam-se os principais diferenciais observados entre os softwares de cálculo.
Tabela 7: Diferenciais entre os softwares.
Descrição TQS Eberick
Interface Ribbons, intuitiva Ribbons, intuitiva
Importações do arquivo do Revit Plugin RTQ IFC
Importação (automática) dos pavimentos Sim Sim
Máscara 2D Planta importada de piso Corte na geometria 3D
Cargas de paredes automáticas Importa do RTQ Direto na viga com as dimensões da parede
Modelo integrado Sim Sim
Edição da armadura Sim Sim
Geometria das fundações para blocos Manual Automática Cálculo do número de estacas por bloco Manual Automática
Montagem de pranchas Automática Automática
5.1.2 Consumo de Materiais
Depois das análises, foram aferidas as relações de quantidade de materiais por intermédio dos relatórios gerados pelos programas, como mostra os valores na Tabela 8 e Tabela 9. Os resultados estão dispostos por pavimento com valores totais considerando as lajes, vigas, pilares e escadas de acordo com as características de cada pavimento não sendo considerado a caixa d`água e fundações.
Tabela 8: Consumo de concreto (m3) por pavimento.
Pavimentos Concreto (m3) TQS Eberick Casa de Máquinas 3,00 3,40 Cobertura 35,40 36,10 Pavimento Tipo 4 35,40 36,10 Pavimento Tipo 3 35,40 36,10 Pavimento Tipo 2 35,40 36,10 Pavimento Tipo 1 35,40 36,10 Térreo 13,80 16,60 Total 193,80 200,5 Relação Eberick/TQS 1,035
Tabela 9: Consumo de aço (Kg) por pavimento.
Pavimentos Aço (Kg) TQS Eberick Casa de Máquinas 226,90 250,29 Cobertura 1734,70 1651,86 Pavimento Tipo 4 2421,73 2206,62 Pavimento Tipo 3 2421,73 2347,65 Pavimento Tipo 2 2421,73 2463,12 Pavimento Tipo 1 2421,73 2675,52 Térreo 1145,00 1228,95 Total 12793,50 12824,01 Relação Eberick/TQS 1,002
Tendo em vista os dados das tabelas anteriores observamos que, quanto ao consumo de aço os valores são próximos e, quanto ao volume concreto, houveram diferenças em torno de 3% em relação a estrutura como um todo.
Efetuada a analogia de consumo de materiais entre os softwares, comparando os resultados de valores totais do Eberick® x TQS®, conclui-se que, no resultado final de consumos
os valores são muito próximos, porém, quanto ao volume de concreto e aço, o que corresponde ao menor valor é o TQS®.
5.1.3 Lajes
Em ambos os sistemas foi utilizado o método de analogia de grelhas para o cálculo de lajes, porém, suas diferenças de abordagem e exclusividades na forma de aplicação do método que os tornam únicos. Para o efeito construtivo foi considerado laje pré-moldada treliçada unidirecional TR 12645 e em ambos os softwares com preenchimento de EPS Unidirecional H12/40/120, e laje maciça em balanço. Para efeito comparativo iremos apresentar valores máximos de momento positivos x, valores máximos de flechas e consideração de armadura adicional de vigotas treliçadas por laje, sendo analisados os valores do primeiro pavimento tipo.
Os resultados para momentos positivos finais foram calculados obtendo a Tabela 10, contendo a comparação Eberick x TQS.
Tabela 10: Momentos fletores prositvos nas lajes.
Lajes Momento fletor
(tfm/m) Eberick/TQS Relação TQS Eberick L1 0,98 0,88 0,898 L2 0,45 0,42 0,933 L3 0,67 0,64 0,955 L4 0,20 0,22 1,100 L5 0,72 0,71 0,986 L6 0,45 0,42 0,933 L7 0,98 0,88 0,898 L8 0,50 0,35 0,700 L9 0,15 0,14 0,933 L10 0,16 0,15 0,934 L11 0,14 0,14 1,000 L12 0,14 0,14 1,000 L13 0,16 0,15 0,934 L14 0,15 0,14 0,933
L15 2,14 1,47 0,687 L16 1,74 1,18 0,678 L17 0,29 0,29 1,000 L18 1,76 1,19 0,676 L19 2,14 1,47 0,687 L20 1.05 0,60 0,571 L21 1,01 0,57 0.564
Para momento fletor positivo na direção x, percebe-se que os resultados foram semelhantes ou próximos para algumas lajes, e para outros valores mais distintos, em que na relação final o programa TQS® ficou com valores maiores de momentos.
Para os resultados de flechas totais considerando valores de fluência, fez-se a comparação da laje L15 e L16 considerando a maior flecha nos meios dos vãos sem influências das flechas das vigas contendo a comparação TQS® x Eberick® em que os resultados (Tabela
11) são obtidos através da análise de grelhas não lineares levando em consideração a armadura no cálculo de flechas e critérios configurados trazidos como padrão dos programas.
Tabela 11: Flechas totais com fluencia.
Lajes Axial (cm) Relação
Eberick/TQS
TQS Eberick
L15 2,90 3,40 1,17
L16 2,20 2,35 1,07
Os dois softwares apresentam suas diferenças, como é possível visualizar na Tabela 11, onde o TQS® obteve valores menores na laje L15 e L16. Analisando as flechas os dois
programas fazem o cálculo da flecha total em laje levando em conta a fluência do concreto, ou seja, é a soma da flecha instantânea mais a flecha diferida, trazendo valores de deslocamentos mais próximos a realidade. É uma análise complexa com a necessidade de aprofundamento sobre o estudo em cada software.
Na Tabela 12 apresentam-se as armaduras adicionais nas vigotas treliçadas consideradas no dimensionamento das lajes.
Tabela 12: Armaduras adicionais.
Treliçadas TQS Eberick L1 2 ϕ 5,0 1 ϕ 6,0 L2 - 1 ϕ 5,0 L3 1 ϕ 5,0 1 ϕ 5,0 L4 2 ϕ 5,0 1 ϕ 5,0 L5 1 ϕ 5,0 1 ϕ 6,0 L6 - 1 ϕ 5,0 L7 2 ϕ 5,0 1 ϕ 6,0 L8 - 1 ϕ 5,0 L9 - 1 ϕ 5,0 L10 - 1 ϕ 5,0 L11 - 1 ϕ 5,0 L12 - 1 ϕ 5,0 L13 - 1 ϕ 5,0 L14 - 1 ϕ 5,0 L15 2 ϕ 8,0 2 ϕ 8,0 L16 2 ϕ 6,3 2 ϕ 6,0 L17 1 ϕ 5,0 L18 1 ϕ 10,0 2 ϕ 6,3 L19 2 ϕ 8,0 2 ϕ 8,0
Através desses resultados conclui-se que no TQS trouxe resultados mais econômicos quanto ao dimensionamento das vigotas treliçadas, para valores de momentos houve uma certa alternância entre os programas, chegando a valores iguais em determinados casos e quanto aos valores de flechas totais observa-se valores desiguais, no entanto são valores que caso editar alguns critérios específicos dos programas, valores customizados de acordo com engenheiro projetista podem alterar totalmente o deslocamento final.
5.1.4 Vigas
Nos programas através dos relatórios do dimensionamento das vigas para o primeiro efeito comparativo será através dos momentos fletores máximos e “As” calculado para os momentos máximos nos vãos da Viga V1 descritos na Tabela 13.
Tabela 13: Momento fletor máx. positivo, AS calculado viga V1, barras sm edição. Viga V1 Trechos Momento Máx. positivo (tf.m) As Calculado (cm2) Barras(mm) As efetivo
TQS Eberick TQS Eberick TQS Eberick
1 3,20 2,64 1,84 1,53 3 ϕ 10 2 ϕ 10 2 5,20 5,87 3,03 3,66 4 ϕ 10 5 ϕ 10 3 3,50 1,67 2,05 0,95 3 ϕ 10 3 ϕ 8 4 5,10 2,75 3,03 1,62 4 ϕ 10 4 ϕ 8 5 5,30 5,96 3,05 3,63 4 ϕ 10 2 ϕ 16 6 3,60 2,85 2,08 1,68 3 ϕ 10 4 ϕ 8
Analisando os resultados, tem-se que os momentos fletores de cálculo para dimensionamento se mostram diferentes, sendo que a grande causa para essas diferenças pode ser justificada pela discretização das lajes que cada programa possui suas peculiaridades e critérios diferentes, o que acaba ocasionando diferenças na distribuição de esforços nas vigas. Outro aspecto que justifica as diferenças de resultados pode ser explicado pelas considerações de rigidez entre as vigas e pilares que cada programa realiza lavando em conta as considerações da NBR 6118:2014.
Para segundo efeito comparativo, será feito o estudo da viga baldrame VB9, devido ao caso de possuírem as mesmas dimensões e os mesmos carregamentos lineares, sem aplicação de lajes, como mostra os valores da Tabela 14 e Tabela 15.
Tabela 14: Momento fletor máx., AS calculado viga VB 9, barras sm ediç,ão.
Viga VB9 Trechos Momento Máx. (tf.m) As Calculado (cm2) As efetivo Barras(mm)
TQS Eberick TQS Eberick TQS Eberick
1 2,00 1,82 1,16 1,04 2 ϕ 10 3 ϕ 8
2 2,20 1,83 1,28 1,04 2 ϕ 10 3 ϕ 8
Tabela 15: Momento negativo, AS calculado viga VB 9, barras sm edição.
Viga VB9 Nó Momento Máx. (tf.m) As Calculado (cm2) Barras(mm) As efetivo
TQS Eberick TQS Eberick TQS Eberick
1 4,20 4,36 2,51 2,67 2 ϕ 12,5 6 ϕ 8
2 E 4,40 4,39 2,70 2,69 3 ϕ 12,5 6 ϕ 8
3 2,70 3,70 1,59 2,23 2 ϕ 10 3 ϕ 10
Apesar de números próximos pode-se analisar que essa diferença nos momentos negativos, em maior parte, se dá pela forma como os softwares consideram a ligação viga-pilar. Observa-se também que a estrutura entre os esforços gerados pelos programas conduz a escolha de bitolas de armaduras diferentes, e desta forma essas diferenças podem refletir, de maneira indireta no custo da estrutura.
5.1.5 Pilares
Através dos relatórios de cálculos, foi se analisado também a taxa (%) de armadura considerado nos pilares do pavimento tipo 1 nos dois softwares, como mostra a Tabela 16:
Tabela 16: Taxa de armadura % dos pilares pavimento tipo 1.
Pilar Taxa (%) Relação
Eberick/TQS TQS Eberick P1 0,55 0,55 1 P2 0,47 0,47 1 P3 0,47 0,47 1 P4 0,47 0,47 1 P5 0,47 0,47 1 P6 0,47 0,47 1 P7 0,55 0,55 1 P8 0,47 0,47 1 P9 0,47 0,94 2 P10 0,47 0,47 1 P11 0,47 0,47 1 P12 0,74 1,21 1,635 P13 0,74 0,94 1,270 P14 0,47 0,47 1 P15 0,47 0,47 1 P16 0,47 0,47 1 P17 2,51 2,81 1,20 P18 2,51 2,81 1,20 P19 0,47 0,47 1 P20 0,47 0,47 1 P21 0,47 0,47 1 P22 0,47 0,47 1 P23 0,55 0,55 1
P24 0,55 0,55 1
Total 16,22 17,96 1,11
Tendo em vista os resultados da Tabela 16, os quais foram consultados nos memoriais de cálculo dos programas, observa-se que houve em grande parte dos pilares taxas de armaduras semelhantes, embora forças normais de cálculo diferente apresentaram resultados de aço finais próximos, apresentando-se uma maior diferença nos pilares P9 e P12.
5.1.6 Fundações
Para efeito de comparação deve-se levar em consideração sobre alguns itens normativos. Conforme a NBR 8681:2003 - Ações e segurança nas estruturas preconiza, no item 4.3.1, diz que: “Um tipo de carregamento é especificado pelo conjunto das ações que têm probabilidade não desprezível de atuarem simultaneamente sobre uma estrutura durante um período de tempo preestabelecido”; “Em cada tipo de carregamento as ações devem ser combinadas de diferentes maneiras, a fim de que possam ser determinados os efeitos mais desfavoráveis para a estrutura. Devem ser estabelecidas tantas combinações de ações quantas sejam necessárias para que a segurança seja verificada em relação a todos os possíveis estados limites da estrutura”.
E conforme a NBR 6122:2010 – Projeto e execução de fundações, no item 5.1, diz que: “Para o caso do projeto de fundações ser desenvolvido em termos de fator de segurança global, devem ser solicitados ao projetista estrutural os valores dos coeficientes pelos quais as solicitações em termos de valores de projeto devem ser dividas, em cada caso, para reduzi-las às solicitações características”; “Os esforços devem ser fornecidos no nível do topo das fundações (...), devendo ficar bem caracterizado esse nível”.
Com relação à ligação da estaca com o fundo do bloco normalmente é admitido que a estaca tenha seu topo rotulado.
No caso do TQS® não há opção de edição para rotular ou não o topo das estacas (exceto
SISE’s), dessa forma são consideradas sempre rotuladas. No entanto, a vinculação dos blocos também pode ser definida no editor de fundações em função do número de estacas, assim, os blocos (conjunto de estacas) é que serão admitidos como um vínculo. Pode-se rotular em x e y bloco sobre uma estaca, rotular x ou y bloco sobre duas estacas e engastar x e y para blocos sobre 3 ou mais estacas não colineares.
No caso do Eberick® configura-se qual é o vínculo a ser adotado na ponta da estaca das
fundações. Para esse projeto em questão foi considerado o vínculo rotulado em que as fundações se encontram travadas a deslocamentos verticais e horizontais, porém não estão travadas à rotação, podendo rotacionar livremente.
A seguir (Tabela 17), observa-se os valores das cargas axiais com valores características emitidas dos pilares à fundação conforme as envoltórias e resultados retirados dos relatórios dos softwares, com a comparação Eberick x TQS.
Tabela 17: Cargas totais na fundação.
Pilares Axial (tf) Relação
Eberick/TQS TQS Eberick P1 41,88 44,59 1,065 P2 83,26 84,97 1,021 P3 77,69 79,33 1,021 P4 51,70 58,64 1,134 P5 65,58 56,74 0,865 P6 84,84 85,54 1,008 P7 41,41 43,94 1,061 P8 41,52 45,31 1,091 P9 60,53 69,30 1,145 P10 52,82 64,79 1,241 P11 58,28 52,77 0,905 P12 99,93 99,51 0,996 P13 57,06 75,32 1,320 P14 89,42 82,85 0,927 P15 71,68 74,56 1,040 P16 70,94 73,97 1,043 P17 124,73 118,87 0,953 P18 124,23 119,68 0,963 P19 85,45 84,56 0,990 P20 56.94 62,31 1,094 P21 57,49 62,24 1,083 P22 85.64 84,48 0,986 P23 39,83 43,76 1,098 P24 38,62 43,00 1,113 Total 1661,47 1711,03 1,030
Figura 99: Cargas na fundação por pilares.
A comparação (Figura 99) mostra semelhança nos valores entre os modelos das cargas axiais calculados pelo Eberick® e TQS®. Segundo os relatórios, os pilares P17, P18, com
maiores carregamentos em ambos os softwares obtiveram diferenças em torno de 9%. Como observado no resultado final ao somar todas as cargas obtém-se resultado com diferenças em torno de 3%.
5.1.7 Gama-Z
Valores de Gama-Z, trazidos nos relatórios de cálculos pelos programas descritos na Tabela 18: Tabela 18: Gama Z. Gama Z TQS Eberick 0o 1,12 1,20 90o 1,05 1,07 180o 1,12 1,20 270o 1,05 1,07
Em ambos os softwares o parâmetro α deste edifício indica que a estrutura é de nós móveis e para efeito de verificação da capacidade de rotação dos elementos estruturais, este edifício foi considerado deslocável.
0 20 40 60 80 100 120 140 O R Ç AS N O R M AIS (tf) Pilares TQS Eberick
6 CONSIDERAÇÕES FINAIS
Durante o desenvolvimento deste trabalho pode-se concluir que os programas de cálculo estrutural estão disponíveis para o aumento de produtividade e agilidade nos projetos estruturais. No entanto, é fato que para se fazer um projeto estrutural é fundamental o conhecimento teórico, técnico e normativo sobre os principais aspectos relacionados a definição do arranjo estrutural, análise, e verificação de edifícios em concreto armado. Devido ao projeto ser altamente sensível as considerações dos projetistas nos programas, o uso da experiência na tomada de decisões pode-se trazer projetos otimizados.
Esta pesquisa também levantou alguns conceitos teóricos e práticos para a interoperabilidade entre softwares de diferentes empresas. A capacidade de interoperabilidade e troca de informações entre programas usados no mercado, trouxe para este trabalho o experimento entre os softwares Revit-Eberick, e Revit-TQS, todos usados no mercado brasileiro. Utilizou-se do formato padrão IFC para o Eberick, e via plugin para o TQS.
No caso do Eberick® observa-se uma boa interoperabilidade entre eles, com praticidade
e qualidade utilizando o formato IFC é possível trocar dados de projetos do programa Revit, mantendo propriedades com boa qualidade para a geometria. Concluiu-se que o formato IFC proporciona compatibilidade entre esses dois programas de boa qualidade para os aspectos geométricos e dimensionais, sem apresentar nenhum erro, permitindo a reimportação do arquivo IFC caso haja alterações na arquitetura.
No caso do TQS® ressalta-se que o plugin consegue captar e transmitir dados em ambos
os sentidos de importação e exportação. O recurso de importação de paredes se mostrou de grande valia ao processo detectando as três dimensões e é necessário informar o peso de parede por m2. Permite-se a alteração dinâmica do carregamento, sendo a atualização automática
provida em todas as instâncias de carregamentos posicionados, bem como a exclusão e reimportação no caso de alterações na arquitetura.
A capacidade de interoperabilidade e troca de informações entre programas analisados permitiu a conclusão que ambos os softwares são eficientes, e que, ao final, a interoperabilidade é a máscara 2D fiel do projeto arquitetônico.
O Eberick® e o CAD/TQS®, são softwares conceituados nacionalmente que executam
comparativa constatou particularidades e nota-se que para suas utilizações é importante que o usuário conheça muito bem a ferramenta, sabendo manipulá-lo de maneira correta principalmente no surgimento de erros.
Apesar das diferenças de alguns critérios entre os programas, algumas considerações de combinações, discretização dos modelos de análise, pode-se afirmar que os programas apresentam no final, resultados parecidos, em que em alguns pontos o Eberick® apresentou
valores maiores, no entanto em outros quesitos o TQS® apresentou valores maiores. Em relação
aos materiais, apesar de números muito próximos o TQS® demonstrou ser mais econômico
nesse estudo de caso e quanto a análise de esforços, o comportamento da estrutura chega-se a ser muito semelhante em determinadas situações.
Em razão dos resultados obtidos e a experiência adquirida na utilização dos sistemas do Eberick® e do CAD/TQS® neste estudo de caso, nota-se que o softwares estão em alto nível
trazendo resultados compatíveis, e uma boa interação programa-usuário e suporte técnico, em que em ambas versões utilizadas trazem propostas intuitivas na modelagem, e para analises de resultados deve-se aprofundar nos critérios, configurações do software escolhido para melhor entendimento do comportamento da estrutura e claro adquirir experiência com o programa.
Finalizando, sabe-se que apesar da evolução tecnológica que trouxeram as ferramentas computacionais, os programas de cálculos de estrutura de concreto não substituem o papel do engenheiro, é ainda necessário que este pense e tome as decisões cabíveis diante dos problemas e saiba de forma aprofundada sobre o funcionamento da estrutura que pode surgir ao longo das etapas da elaboração de um projeto estrutural. O programa é unicamente uma ferramenta de auxílio, e o projetista responsável pelo projeto. Deve-se levar em conta também os custos de cada software para uma empresa, onde muitos empresários e projetistas ficam receosos em adquirir esses programas que podem pesar no orçamento.
Concluindo, ambos os casos estudados da interoperabilidade não estão em versões finais nos programas, estando-se em crescente desenvolvimento. Para atualizar-se em fluxos de trabalhos diferentes e modernos, buscando a produção de projetos de forma compatibilizada, requer-se tempo de adaptação e treinamento. Metodologias e ferramentas inovadoras desenvolvidas para melhorar o fluxo de trabalho de um projetista são de suma importância. Para isso é preciso vivência com as novas ferramentas para alcançar rapidez do procedimento padrão de utilização de um determinado software, e com a incorporação do BIM, traz-se excelência ao
processo de desenvolvimento de projetos, competitividade e, sobretudo, atualização ao profissional quanto aos novos nichos de autuação no mercado.
Em vista do que foi estudado fica a sugestão para trabalhos futuros: i) compatibilização (BIM 3D) dos projetos arquitetônico, estrutural e complementares; ii) gerar quantitativos para fins de orçamento e programação de obra (BIM 4D e 5D).
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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