O Grupo de Trabalho 4 da Comissão Portuguesa de Túneis e do Espaço Subterrâneo decidiu apresentar o webinar “BIM for GeoSciences” organizado pela Geovita AS (Consultores de Engenharia geotécnica e mecânica das rochas da Noruega) e pelo NGI (Instituto Geotécnico da Noruega). Este webinar é sobre modelação BIM de estruturas subterrâneas e das condições do solo e está dividido em várias partes.
A primeira edição do presente webinar, já anteriormente apresentada pelo GT4 da CPT, pode ser visualizada e consultada através dos seguintes links:
Sinopse Part 1 PT (8 min leitura): Link https://cpt.spgeotecnia.pt/page/news/36
Webinar Part 1 EN (57:42): https://www.youtube.com/watch?v=pmu5iUVCdnE
A segunda parte aborda a modelação das condições geológicas em projetos de infraestruturas e o uso de modelação paramétrica na otimização do dimensionamento de elementos de suporte em túneis e em maciços rochosos.
Sinopse Part 2 PT (9 min leitura)
Webinar Part 2 EN (54:52): https://www.youtube.com/watch?v=Xvwg4_F6azY
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Parte 2
Modelação tridimensional das condições geológicas
A modelação tridimensional da superfície do terreno e da geologia do subsolo torna-se fundamental no âmbito das obras subterrâneas projetadas recorrendo à tecnologia BIM.
Na fase de projeto, em primeiro lugar, é utilizada a informação presente nos mapas geológicos e sondagens disponíveis, podendo depois ser avaliada a qualidade do modelo geológico e verificada a necessidade de executar sondagens adicionais, sendo a superfície do maciço rochoso, ou de qualquer outra formação geológica, definida usando o software Leapfrog Works. Em relação à superfície do terreno poderá ser utilizada uma nuvem de pontos recolhida por ‘laser scanning’ para definição da mesma.
Posteriormente na fase construtiva, o modelo geológico pode ser ajustado e atualizado com base na informação recolhida ao nível da frente de escavação, seja através da inspeção visual, realização de sondagens horizontais ou ainda usando métodos que usam a medida de certas grandezas durante a furação.
A grande vantagem em definir à priori o modelo geológico é a possibilidade de, tendo um carácter dinâmico, em qualquer fase do projeto poder ajustar o mesmo através da introdução de nova informação disponível. O modelo permite definir facilmente as vistas mais relevantes para a obra em questão como por exemplo o perfil longitudinal ao longo do traçado do túnel e cortes transversais equidistantes. Posteriormente, a introdução do projeto estrutural no modelo geológico permite reavaliar e eventualmente otimizar o traçado do túnel, avaliando por exemplo os volumes estimados de cada formação litológica a escavar.
O webinar apresenta, a título de exemplo, a criação de um modelo geológico usando para tal o software Leapfrog Works.
Túneis em maciços rochosos: dimensionamento usando modelação paramétrica
A modelação paramétrica de sistemas de suporte primário em túneis em rocha permite uma melhor interface na definição e atualização do dimensionamento dos elementos, sendo o carácter paramétrico determinante na definição dos atributos variáveis de cada elemento.
Para a modelação do suporte primário de túneis em maciços rochosos pode ser utilizado o software Rhinoceros com recurso ao ambiente de programação visual Grasshopper, que permite definir parametricamente cada um dos elementos estruturais e posteriormente ajustar o valor dos seus atributos e ver, em paralelo, o efeito gráfico dessas alterações no software Rhinoceros. A solução definida pode ser exportada em vários formatos e, em concreto, as grandezas geométricas dos elementos podem ser exportadas em formato CSV.
A título de exemplo, é apresentada uma solução onde o suporte primário é constituído por enfilagens, sendo a sua geometria inicial definida através da alteração dos atributos previamente estabelecidos. Posteriormente é adicionada a informação geológica, nomeadamente um volume correspondente à massa de solo e a respetiva fracturação. Assim, por meio da utilização do add-on Galapagos aplica-se a denominada computação evolucionária que, após a introdução das devidas variáveis, avaliação e computação de um número pré-estabelecido de combinações converge para uma solução ótima. Neste caso particular, o comprimento e a inclinação das enfilagens são iterativamente ajustados até se adequar à estrutura de fracturação do maciço rochoso. Após definido o sistema de suporte primário este pode ser gravado e aplicado no modelo global do túnel na extensão para a qual o modelo de fracturação do maciço usado foi representativo.
É ainda apresentada a modelação paramétrica considerando um sistema de suporte primário composto por pregagens. A definição da solução é estudada para diferentes classes de escavação e definida em formato XLS. Posteriormente, essa informação é utilizada em conjunto com a classificação do maciço rochoso (em termos do parâmetro RQD ao longo do traçado do túnel), para definir automaticamente a localização dos elementos de suporte com as características geométricas ajustadas ao cenário geológico local.
Taludes rochosos: do sensoriamento remoto ao dimensionamento de elementos de suporte
A modelação tridimensional de afloramentos de maciços rochosos conseguida através de meios aéreos de recolha de informação, em particular em zonas de encostas, permite estimar os espaçamentos de fracturação, estimar melhor a geometria dos perfis transversais para avaliação de estabilidade global e identificar mais facilmente blocos potencialmente instáveis.
Os dois principais métodos de recolha remota de informação são a Fotogrametria e a tecnologia LIDAR tipicamente através do uso de laser. Ambos os métodos permitem obter a nuvem de pontos da área em análise.
A Fotogrametria é um método que exige um maior esforço computacional devido à necessidade de sobrepor múltiplas imagens e estabelecer pontos em comum e posteriormente escalar e georreferenciar os mesmos. Estima-se que para uma boa qualidade da informação seja necessário um mínimo de 80% e de 60% de sobreposição de imagens na horizontal e vertical, respetivamente.
Apesar de maior necessidade de processamento, este método torna-se vantajoso em relação ao método LIDAR pois é adequado a grandes áreas, minimiza as zonas cegas e é mais económico. Contudo, apenas pode ser utilizado em ambientes iluminados e não permite atravessar elementos de vegetação.
A modelação tridimensional do maciço rochoso e dos elementos de estabilização utilizando os softwares Rhinoceros/Grasshopper permite um melhor entendimento visual, um dimensionamento otimizado de forma interativa e um melhor fluxo de informação. A informação referente aos elementos estruturais de suporte pode ser facilmente exportada para um ficheiro CSV que incluirá toda a informação geométrica necessária à execução dos elementos.
É igualmente possível estabelecer no modelo tridimensional uma superfície de rotura e através da definição de um script ajustar automaticamente o comprimento dos elementos de suporte de forma a ultrapassar a referida superfície.
Webinar BIM for Geosciences Parte 3 e Parte 4
O GT4 da CPT apresentará brevemente sinopses para as restantes edições deste webinar. Essas edições podem ser visualizadas através dos seguintes links:
Webinar Part 3 EN (48:37): https://www.youtube.com/watch?v=5frwiM9Gd4s
Webinar Part 4 EN (55:01): https://www.youtube.com/watch?v=k_WdtkEWuFk
