Seul cria modelo “gêmeo digital” com imagens “escaneadas” para inspecionar 100 estruturas

Programa conduzido por escola de engenharia custou o equivalente a 100 mil reais e está operacional na capital coreana

estrutura scaneada
Programa faz análise da estrutura “escaneada”

O viaduto de Hannam abriu ao tráfego em 1976 e faz parte de uma centena de pontes e viadutos construídos na época, que já apresentam sinais de deterioração na
estrutura ao se aproximar da idade limite projetada.

Assim, a agência metropolitana de Seul precisou decidir quais estruturas serão reabilitadas; algumas seriam provavelmente demolidas e substituídas por novas. O governo coreano então recorreu à Escola de Engenharia Civil e Ambiental da Universidade Chung-Ang para montar um programa de inspeção de pontes, para fins preventivos e de reparos.

A tradicional metodologia 2D revelou-se inadequada frente ao trabalho colaborativo envolvendo diversos stakeholders. Há severas limitações por causa de erros implícitos de diferentes fontes e incompatibilidade de dados durante o processo de transferência, provocando até erros de construção.

Usando o viaduto de Hannam como referência, a equipe criou um modelo BIM da estrutura para buscar uma solução completa de reabilitação. A modelagem da realidade – ou modelo de engenharia reversa — é gerada para comparar o modelo as built com o projetado, sobrepondo-os, além de servir como inspeção dos danos na presente condição da estrutura.

No processo de se criar o gêmeo digital do viaduto existente, o modelo 3D geométrico físico é gerado baseado nos documentos as built da estrutura, com ênfase nas exigências de manutenção, usando modelagem paramétrica e um software de fonte aberta.

Na sequência, é feito “escaneamento” 3D para obter o modelo de superfície com registrar as condições atuais do viaduto. Combina-se o “escaneamento” fotográfico por drone das laterais e topo do viaduto e por dispositivo terrestre, mapeando a superfície inferior.

O modelo 3D geométrico físico é superposto ao modelo “escaneado” da estrutura real, usando como referência marcos predefinidos que foram inseridos no modelo geométrico e na estrutura do viaduto antes do “escaneamento”. Este modelo superposto, chamado modelo inicial, é o modelo físico 3D do viaduto incluindo os danos detectados, antes do processo de reabilitação a ser efetuado.

Finalmente, o modelo analítico é derivado do modelo inicial, visando avaliar o futuro comportamento do viaduto.

Os dados atuais identificados na estrutura alteram os parâmetros estruturais imputados para análise.

Os dados apurados pela inspeção via “escaneamento” são convertidos automaticamente em relatórios sobre danos baseado em tecnologia de processamento  otográfico e rastreamento das fotos, atualizando o modelo inicial. As condições ambientais como temperatura e umidade, e o histórico de cargas sobre a estrutura e
dados de monitoramento, são também considerados.

Um sistema de gestão de dados a nível de rede é importante para atualizar o Modelo Gêmeo Digital (MGD) de forma regular e automática, dentro do ambiente de
dados comum.

Para efeito de inventário e identificação de objetos, cada membro estrutural do viaduto recebe um código QR que contém as informações essenciais como  identificação, tipo, parâmetros etc. Referenciado ao código QR, uma placa QR é fixada em cada elemento estrutural do viaduto, que serve também como marca para
sobrepor o modelo da realidade com o MGD — por isso se chama também “alvo”.

Um modelo de materiais é definido na ferramenta de análise, para representar as propriedades do concreto, armadura e cordoalhas de protensão. As propriedades
físicas dos membros estruturais são representadas por um parâmetro individual, que é importado ao modelo de materiais através de um dado numérico. Isso permite ter um modelo de análise flexível, no qual os dados imputados podem ser alterados de acordo com estado real da estrutura. Definir parâmetros estruturais por conta de danos identificados é ainda uma tarefa complexa para engenheiros. Testes de carga podem ser realizados para conferir as alterações no modelo nalítico.
Dentro do conceito de MGD, a inspeção pode ser sistematizada com uso de “escaneamento” e métodos de processamento de imagens fotográficas que são  astreáveis.
Detectados os danos, como fissuras, degradação de material, corrosão de elementos metálicos — estes geram mudanças nos parâmetros estruturais.

Modelo de análise estrutural

Comparando o comportamento de certo número de pontes similares, trabalhos de reparos ou reabilitação podem ser programados preventivamente.

Esse projeto “Sistema de manutenção de viadutos usando modelo gêmeo digital” foi contratado pelo governo coreano junto à Universidade Chung-Ang, ao custo estimado de R$ 100 mil. O projeto foi apresentado pelo professor Chang Su Shim e engenheiro Son Dang desta universidade, na conferência YII-Year in  Infrastructure 2018, em Londres, promovida pela Bentley.

Os softwares ContextCapture, OpenBridge Modeler e RM Bridge foram empregados, bem como os programas Inspectioneering e Operationeering.

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