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Dados do Trabalhos de Conclusão

INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA
ENGENHARIA DE DEFESA (31007015011P8)
Educação Presencial
Modelagem da informação da construção de estruturas de concreto armado para otimização multiobjetivo
CAIO LIBERATO CALIXTO
DISSERTAÇÃO
02/02/2022

Tem-se empregado o Building Information Modeling (BIM) em conjunto com modernas ferramentas computacionais na automatização de processos envolvidos na elaboração de projetos. Uma das atividades facilitadas pelos recursos citados é a busca por soluções otimizadas em diversos aspectos de uma construção. Esta dissertação tem por objetivo desenvolver dois fluxos de trabalho (FT) complementares que auxiliem projetistas ao longo de um projeto estrutural. O primeiro fluxo de trabalho (FT1) objetiva determinar a seção transversal de vigas e a resistência característica à compressão do concreto, nas fases iniciais do projeto. Essa abordagem utiliza um modelo BIM para extrair informações geométricas de um edifício e realizar análise estrutural através do software Robot Structural Analysis. Com auxílio da Application Programming Interface fornecida por este software, foi implementado um algoritmo genético multiobjetivo para obtenção de estruturas otimizadas do ponto de vista financeiro e ambiental. Os resultados da avaliação mostraram que a utilização desse fluxo de trabalho proporcionou, para o exemplo de projeto estudado, a escolha de configurações estruturais otimizadas dentro do espaço de projeto, com possíveis reduções de 12,2% do custo e 13,7% do potencial de aquecimento global. O segundo fluxo de trabalho (FT2) deve ser utilizado no detalhamento da armadura, tendo como entrada a definição das características da estrutura, resultado da otimização do FT1. A montagem de armação com aço em estruturas de concreto armado envolve a realização de cortes de barras com tamanho comercial para produzir itens menores, seguindo um projeto estrutural. Essa prática gera perdas, elevando o custo e aumentando os impactos ambientais de uma construção ao produzir resíduos da construção civil. Assim, o FT2 foi desenvolvido para realizar uma otimização multiobjetivo que minimize o consumo total de aço e os desperdícios por corte de barras. A avaliação do FT2 resultou, para o exemplo de projeto estudado, em um detalhamento que reduz em 41% os resíduos da construção civil, quando comparado às estimativas do Sistema Nacional de Pesquisa de Custos e Índices da Construção Civil. Por fim, foi possível atualizar o modelo da construção com as informações do planejamento de corte necessárias para atingir o percentual de perda mínimo.

BIM;otimização;estruturas;sustentabilidade;algoritmo genético;problema do corte de estoque
Building Information Modeling (BIM) has been applied along with modern computational tools to achieve automated processes throughout the building design. One of the activities these resources make easier is searching for optimized solutions in various aspects of construction. This dissertation proposes two complementary workflows (FT) to help engineers in structural design developments. The first workflow (FT1) aims to determine beam cross-sections and the compressive strength of concrete in the early stages of the design development. This approach uses a BIM model to extract geometric information from a building and perform structural analysis using Robot Structural Analysis. With the aid of the Application Programming Interface provided by this software, a multi-objective genetic algorithm was implemented to obtain optimized structures from financial and environmental perspectives. Results showed that the workflow could find optimized structural options within the design space, reducing, for the project example considered, both costs and global warming potential by 12.2% and 13.7%, respectively. The second workflow (FT2) must be used for detailing reinforcement bars, taking as input the structure’s characteristics obtained from the optimization performed employing FT1. Installing reinforcement bars in concrete structures involves cutting commercial-sized ones to produce smaller items according to a structural design. This practice generates losses, increasing both costs and environmental impacts of a construction due to construction waste. Thus, the FT2 was developed to carry out a multi-objective optimization that minimizes steel consumption and the waste from cutting bars. An assessment of the second workflow indicated, for the project example considered, a 41% reduction in the construction waste comparing to National System for Research on Civil Construction Costs and Indexes estimates. Finally, it was possible to update the BIM model with information regarding the cutting planning to achieve the minimum losses.
BIM;optimization;sustainability;structures;genetic algorithm;cutting stock problem
Único
140
PORTUGUES
INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA
O trabalho possui divulgação autorizada
Dissertacao 2022 ED 20101 CAIO LIBERATO CALIXTO [assinada].pdf

Contexto

ENGENHARIA DE DEFESA
INFRAESTRUTURA, LOGÍSTICA, MEIO AMBIENTE, GEOINFORMAÇÃO E ENERGIA
Modelagem da informação da construção para gestão de projetos e obras de infraestrutura de defesa

Banca Examinadora

PAULO CESAR PELLANDA
DOCENTE - PERMANENTE
Sim
Nome Categoria
ELISA DOMINGUEZ SOTELINO Participante Externo
GIUSEPPE MICELI JUNIOR Egresso - Doutorado
PAULO CESAR PELLANDA Docente - PERMANENTE
ORIVALDE SOARES DA SILVA JUNIOR Docente - COLABORADOR

Financiadores

Financiador - Programa Fomento Número de Meses
COMANDO DO EXERCITO - Departamento de Ciência e Tecnologia 24

Vínculo

Servidor Público
Outros
Outros
Sim
Capes
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  • Copyright 2022 Capes. Todos os direitos reservados.

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