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Modelo virtual de simulação visual da construção de pontes executadas por lançamento incremental

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O presente artigo é o resumo de uma dissertação para obtenção do grau de Mestre em Engª Civil, pelo IST.

 

Carregue AQUI para obter o modelo virtual de um exemplo de ponte executada pelo método de lançamento incremental. O ficheiro (4mb) permite livre circulação dentro do local de construção.

É necessário a instalação do programa Eon Viewer v.5.5 para visualizar o ficheiro (freeware).



Resumo:

  Para facilitar a compreensão das várias etapas inerentes à construção de tabuleiros de pontes pelo método de lançamento incremental, realizou-se uma aplicação de simulação visual através da modelação e programação em ambiente de realidade virtual dos elementos intervenientes no processo construtivo.
   A aplicação de simulação visual foi concebida de modo a permitir o acesso directo a qualquer etapa do processo construtivo em que se baseia, podendo esta ser visualizada a partir de qualquer ponto dentro do cenário virtual, facilitando assim a sua compreensão. A consulta da aplicação pode ser estabelecida através de uma página alojada na Internet.
   Neste artigo, referem-se os principais aspectos do processo construtivo por lançamento incremental, definem-se os pressupostos do caso de estudo a utilizar, e com o apoio de ferramentas de programação em ambiente virtual é programada a construção virtual do tabuleiro.


Índice

1. Introdução
2. Processos construtivos
3. Introdução à realidade virtual
4. Caso de estudo
5. Modelação geométrica e caracterização dos elementos
6. Programação do modelo interactivo
7. Conclusões
   Referências



1. Introdução

O processo construtivo para a execução de tabuleiros de obras de arte deve ser tomado em consideração desde as primeiras fases do projecto [1]. Sendo algo tão condicionante, e por envolver diversas equipas técnicas que dele dependem, o seu conhecimento ao pormenor é bastante importante. Esta compreensão, por vezes, é dificultada pela crescente inovação e actualização de novos métodos de construção por parte das principais empresas construtoras que concorrem entre si.

   A construção de tabuleiros de pontes pelo método de lançamento incremental existe desde a década de 60 [2] mas a sua adesão não se tem proporcionado de igual forma pelos diferentes países. As possíveis causas da escassez de utilização deste método construtivo, em território nacional, são os condicionamentos estéticos, o elevado investimento feito em equipamento que utiliza outros processos construtivos ou a não existência de projectos que o promovam.

   Nesse sentido, o presente artigo pretende constituir uma contribuição para a divulgação de informação disponível relativa ao método construtivo por lançamento incremental, através de um registo de simulação visual das fases constituintes do processo construtivo. O modelo ficará disponível nesta página, para que possa ser acedido por alunos e docentes da escola e de outras instituições relacionadas com a Engenharia Civil. Adicionalmente constitui um objecto informático adequado ao ensino à distância baseado em plataformas e-learning. A aplicação em realidade virtual é dirigida, não só a profissionais que de forma directa ou indirecta estejam relacionados à construção de obras de arte, mas também ao ensino, como ferramenta de aprendizagem. A tecnologia de realidade virtual (RV) tem vindo a ser aplicada como um complemento à modelação 3D, conduzindo a uma melhor comunicação entre os intervenientes no processo, seja na formação seja na actividade profissional [3].


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2. Processos construtivos

  Os processos de construção têm uma enorme influência sobre a selecção da secção transversal do tabuleiro e, consecutivamente, da solução estrutural [2]. Solução essa que deverá verificar os cinco objectivos: Funcionalidade, Segurança, Durabilidade, Economia e Estética, inerentes a qualquer obra.

  Talvez em nenhuma das obras do domínio da engenharia de estruturas, o processo construtivo condicione tanto a concepção como acontece no caso das pontes [1]. Neste capítulo referem-se alguns dos principais métodos construtivos (cavalete apoiado sobre o terreno, cimbre autolançável e construção por avanços sucessivos) incluindo a construção por deslocamentos sucessivos.

  A execução do tabuleiro com cavalete apoiado sobre o terreno, exemplificado na Figura 1 e 2, é o método mais tradicional, devido à sua fácil execução e economia, sendo o processo mais antigo da construção de pontes [4]. É adequada em situação de rasantes baixas, até cerca de 20m [1], e sempre apoiado com o cavalete sobre uma área firme. Não restringem o tipo de secção, podendo o tabuleiro ser nervurado, vigado ou em caixão, de altura constante ou variável.


Figura 2 - Viaduto sobre ribª do Seda [Peri].
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Figura 1 - Cavalete apoiado sobre o terreno.

  O cimbre autolançável, representado na Figura 3 e 4, surgiu com a necessidade de construção de viadutos extensos que pudessem ser executados livremente sem qualquer imposição no que respeita ao tipo de terreno ou à altura do tabuleiro. O cimbre pode ser utilizado para suportar a betonagem in-situ da laje do tabuleiro, ou apenas para elevar e suspender peças pré-fabricadas. É apropriado para a execução de obras de grande comprimento, de eixo rectilíneo ou com uma pequena curvatura [2]. Os comprimentos de cada tramo devem ser equivalentes, com valores de 30 a 60m, podendo atingir 70m [1]. O tabuleiro é geralmente vigado ou nervurado. A base de funcionamento deste método consiste em apoiar o cimbre autolançável sobre os elementos definitivos (pilares e encontros), podendo também utilizar uma parte do tabuleiro já construído como suporte. Deste modo, o deslocamento do cimbre é feito de tramo a tramo.


Figura 4 - Viaduto de Cornellá [Ulma].
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Figura 3 - Cimbre Autolançável

  As pontes construídas pelo método de avanços sucessivos têm o seu modelo estrutural fortemente condicionado pelo processo construtivo [5]. A evolução do tabuleiro é conseguida através da betonagem ou colocação de aduelas pré-fabricadas, ligadas às aduelas que as antecedem com o recuso ao pré-esforço. Este sistema é o mais utilizado para a construção de pontes com vãos acima dos 60m, independentemente da altura [5]. É também aplicado com alguma frequência na construção de pontes de arcos e pontes com tirantes e apresenta um grande domínio de aplicação nas pontes construídas por aduelas pré-fabricadas. Para extensões de vão inferiores a 50m, poderá ser equiparada com as soluções anteriores, dependendo do número de tramos e da altura do tabuleiro.


Figura 6 - Linha de alta velocidade, Tailândia [VSL].
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Figura 5 - Avanços Sucessivos

  O método de construção de pontes por lançamento incremental consiste na execução de troços sucessivos do tabuleiro numa área de pré-fabricação situada numa das extremidades da obra a realizar, como se representa na Figura 7.


esquema de construção
Figura 7 - Área de pré-fabricação.

  Em 1961-63 foi construída a primeira ponte de betão armado pelo método de lançamento incremental [2], na cidade de Guyana, Venezuela. Andrä impulsionou este processo construtivo, em 1965, com a descoberta das vantagens oferecidas pela aplicação de Teflon® sobre os apoios (Figura 8), permitindo um maior escorregamento do tabuleiro durante o seu avanço incremental.


apoio

Figura 8 - a) Almofada de lançamento; b) Apoio temporário; c) aplicação manual da almofada de lançamento.

  O lançamento incremental foi desenvolvido para ser aplicado em viadutos sobre vales e montanhas com vãos de cerca de 50m [6]. Verifica-se contudo que o seu uso é frequente em áreas planas cujo acesso ao nível do solo possa estar condicionado, ou sobre o qual não é conveniente impor perturbações, como por exemplo em obras sobre tráfego intenso, vias ferroviárias, etc.
  O comprimento óptimo do vão situa-se entre os 45 e os 50m. O método pode ser aplicado igualmente em pontes de betão armado pré-esforçado e em pontes metálicas e mistas. A directriz da ponte pode ser recta ou em curvatura circular. Estima-se que o comprimento mínimo de uma obra de arte que justifique o custo da sua aplicação seja de 200m [7].
  A aplicação deste processo construtivo exige que a altura da secção do tabuleiro seja constante ao longo de toda a sua extensão, visto que cada secção passará por diferentes estados de momento flector e, portanto, de tensão. O tipo de secção apropriado é em caixão, dado apresentar uma boa relação entre os módulos de flexão superior e inferior.

  O pré-esforço longitudinal do tabuleiro divide-se em 2 grupos: o pré-esforço da fase construtiva, instalado e colocado sob tensão ao mesmo tempo que o tabuleiro avança, e o pré-esforço suplementar, colocado sob tensão depois de o tabuleiro alcançar a sua posição definitiva.
  Como equipamentos específicos para a correcta utilização deste método construtivo tem-se: O equipamento de lançamento, responsável pelo avanço do tabuleiro (figura 9); os aparelhos de apoio, que facilitam o deslizamento do tabuleiro sobre os pilares; o nariz metálico, situado na frente do tabuleiro. Através da aplicação de simulação visual que se desenvolveu neste trabalho, é possível observar a geometria e o modo de funcionamento dos equipamentos intervenientes no processo.

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Figura 9 - a) b) c) Sistema de lançamento (carregue nas fotografias para ampliar).


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3. Introdução à realidade virtual

  O termo realidade virtual (RV), refere-se a uma grande variedade de ideias e tecnologias [8], mas pode definir-se como um ambiente gerado por computador envolvendo simulação em tempo real e interacções através de múltiplos canais de sensores. Esses sensores correspondem aos cinco sentidos do ser humano [9].

  Para o desenvolvimento de qualquer aplicação na área da realidade virtual, Burdea1 salienta a importância de três parâmetros, que são: imersão, interacção e imaginação. Por coincidência de palavras, denominou este triângulo como I3.

  A ligação do utilizador ao mundo virtual não se restringe apenas a um ecrã de computador. Como Burdea salienta, essa ligação define a tão importante imersão do utilizador no ambiente virtual, e pode ser atingida através de aparelhos simples e portáteis como o Head-Mounted Display (HMD), ou sistemas mais elaborados como o Cave Automatic Virtual Environment (CAVE).

  Além da movimentação do utilizador, é possível também interagir com objectos dentro do ambiente virtual. Desde o simples manuseio do teclado, rato ou joystick, até à mais sofisticada luva sensorial, é possível ao computador relacionar as coordenadas e movimentos da luva com as coordenadas dos objectos.

  A RV está actualmente presente em diversas ciências tais como medicina, dinâmica de fluidos, exploração espacial, simuladores de voo, e muitas outras [8]. A indústria militar, na área da aviação, foi a primeira a recorrer à RV para contrariar investimentos excessivos com simuladores de voo.

  Nas áreas de engenharia, arquitectura e construção, que estão directamente ligadas ao objectivo deste trabalho, a RV tem-se revelado bastante útil. Os projectistas podem, através de ambientes virtuais, percorrer visualmente, inspeccionar e apresentar os desenhos 3D de uma forma imersiva com o tamanho e escala adequados [10]. Como exemplo de uma ferramenta baseada em realidade virtual, destinada ao planeamento de uma fase construtiva, refere-se uma aplicação desenvolvida no âmbito de um projecto do IST/ICIST [11]. Esta aplicação, pretende demonstrar, faseadamente, todos os elementos que integram uma parede de alvenaria dupla, desde a apresentação das armaduras necessárias para a criação das sapatas e dos pilares até à colocação dos acabamentos (portas e janelas).


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4. Caso de estudo

  O modelo de ponte que se utilizou resultou de uma compilação de vários casos relatados na bibliografia consultada e a diversos registos fotográficos disponibilizados por empresas de construção e escolas de engenharia como por exemplo Escola Politécnica Federal de Laudanize (http://is-beton.epfl.ch). A secção do tabuleiro, encontros, geometria dos pilares e a dimensão do vão central têm como referência o viaduto Itztalbrücke, construído em 2007, perto de Rödental, Alemanha [www.abdnb.bayern.de, 2008]. Como o processo construtivo em causa é resultante de uma combinação de acções cíclicas, o caso de estudo é constituído por apenas um tabuleiro, apoiado em 6 pilares, apresentando no entanto o mesmo vão central de 58m o viaduto Itztalbrücke.


corte longitudinal

Figura 10 - Corte longitudinal da ponte a ser executada no modelo virtual.

  Dada a sua dimensão, esta ponte inclui-se no grupo de pontes extensas e por isso o equipamento de lançamento é o sistema Eberspächer [www.eberspaecher.org, 2008]. Este equipamento é referido explicitamente por Gohler [7] como detentor de todas as capacidades para esta função. Os aparelhos de apoio para a fase de lançamento não foram baseados em nenhuma marca comercial pois foram desenhados a partir das especificações e dimensões referidas em [6].

  Os pilares e os encontros aparecem totalmente construídos no modelo visual, sem que se demonstre qualquer aspecto relacionado com a sua fabricação, pois a sua execução em obra não depende do processo construtivo do tabuleiro.

  Para a parte da modelação dos elementos foi utilizado o AutoCad® 2008, da AutoDesk. Para a parte da interacção virtual utilizou-se o programa Eon StudioTM, da EON Reality. Esta empresa, fundada em 1999, denomina-se a si própria como líder mundial na área de gestão visual de conteúdos tridimensionais e na área de produção de software destinado a Realidade Virtual. O software Eon StudioTM é a uma ferramenta de criação de aplicações interactivas em ambiente 3D. Face ao custo avultado deste tipo de software, foi importante o facto do Instituto Superior Técnico (IST) possuir as respectivas licenças para a sua utilização. As quais estão disponíveis para investigação no laboratório de Arquitectura do IST (ISTAR).

  Para estabelecer a comunicação entre o Eon StudioTM e o AutoCad® foi utilizado o 3ds Max®, também da AutoDesk.



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5. Modelação geométrica e caracterização dos elementos

  A unidade de comprimento utilizada foi o metro linear. A origem do referencial foi definida no topo da base do estaleiro, representado na Figura 11. Desta forma obtém-se simetria segundo o plano longitudinal vertical e os segmentos serão avançados a partir do plano transversal vertical (y=0).

Imagem - sistemas de eixos

Figura 11 - Referencial adoptado para a modelação e programação dos objectos.

  A forma utilizada para a modelação 3D foi, na maioria dos casos, efectuar o desenho da peça em duas dimensões, e depois prolongar essa secção de modo a criar um sólido. Posteriormente, e recorrendo a rotações, uniões e subtracções entre sólidos, capacidades próprias do AutoCad, obteve-se a peça desejada. Os sólidos a movimentar durante a simulação visual foram diferenciados através da atribuição de “layers” ou cores no AutoCad, de modo a serem identificados pelo software de transição (3ds Max®). Tomando como exemplo o cimbre utilizado na construção dos segmentos do tabuleiro, representa-se na Figura 12 um dos seus elementos. Através das operações referidas anteriormente, modelaram-se as várias peças metálicas, em seguida, copiaram-se os elementos ao longo da direcção longitudinal do tabuleiro e espelharam-se segundo o plano longitudinal vertical (com x=0). Finalmente modelaram-se as vigas de madeira destinadas a fazer a ligação entre o escoramento e a cofragem e, pelos mesmos processos, foram colocadas na devida posição, como se ilustra também na Figura 12.


Figura 13 - Armaduras e bainhas de pré-esforço.

Figura 12 - Cimbre exterior de pré-fabricação do tabuleiro.

  Os restantes objectos foram executados da mesma forma, variando naturalmente a sua geometria. Foi necessário avaliar criteriosamente qual o grau de detalhe exigido à modelação tendo em conta a sua apresentação em realidade virtual, pois o nível de pormenor geométrico será definido em função do propósito com que o modelo interactivo é criado.
  Para a representação das armaduras, desenhou-se a duas dimensões a totalidade dos varões de aço. No 3ds Max® definiram-se essas linhas como caminhos a percorrer por uma secção de modo a formar-se um sólido correspondente a cada varão. Não foi necessário modelar todas as armaduras da ponte, mas sim apenas as correspondentes a um segmento. Os varões apresentam uma secção transversal de forma rectangular para minimizar o número de vértices e faces do conjunto.


Figura 16 - Suporte temporário.

    Figura 15 - Encontro.

    Figura 14 - Nariz metálico.

  O nariz metálico foi a peça mais complexa que se produziu neste trabalho. O seu esquema de montagem em obra é repetitivo, e será exibido na aplicação virtual, mas a geometria dos seus elementos é bastante heterogénea, como se observa na Figura 14. A aplicação de materiais no 3ds Max® é, por si só, um assunto de elevada complexidade pois é possível reproduzir materiais bastante próximos da realidade devido ao grande número de ferramentas e opções que o software disponibiliza. Os materiais que se realizaram em 3ds Max®, de modo geral, poderiam ter sido efectuados directamente no programa EON. Optou-se pelo 3ds Max® porque além de possuir uma biblioteca com alguns materiais pré-definidos, tem uma plataforma de trabalho francamente melhor, ou seja, é possível alterar as características de um dado material, tais como cor, brilho, rugosidade, entre outras, e ver instantaneamente os seus efeitos.

  Essencialmente foram usados dois tipos de materiais, tendo como diferença a utilização de imagens de mapeamento. Através de coordenadas de mapeamento e outras propriedades, é possível que a imagem seja repetida nas várias direcções. Na Figura 15 exemplifica-se o encontro da ponte como sendo um dos objectos onde foi utilizada a textura com base numa imagem de betão.

  Além da imagem utilizada para os elementos de betão, recorreu-se a uma imagem de textura diferente para representar outro material, a madeira, para ser aplicado nas tábuas de cofragem e nos barrotes utilizados no suporte temporário do nariz metálico, representados na Figura 16. Os restantes objectos, por serem maioritariamente de natureza metálica, podem ser definidos apenas com um material baseado em cor, brilho, reflexos, rugosidade, etc. Observando o equipamento hidráulico, representado na mesma figura, é possível verificar-se o grau de diferenciação entre dois materiais, além da cor. O cilindro exterior, azul, do equipamento hidráulico, apresenta uma tonalidade baça e homogénea. O cilindro interior, de cor clara, apresenta um brilho e reflexo próprios de uma superfície deslizante.


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6. Programação do modelo interactivo


  Figura 17 - Ambiente EON.



  Figura 18 - Nó do tipo "Place".

  Neste item, não serão descritos exaustivamente todos os procedimentos utilizados para a realização da programação e concepção da aplicação. Uma vez modelados todos os objectos e dispostos na posição correcta em relação ao referencial escolhido, procede-se à exportação de todos os elementos para o programa EON StudioTM. Neste sistema é iniciada a execução da programação do modelo virtual.

  A Figura 17 apresenta o ambiente de trabalho do programa EON StudioTM. Na janela central encontra-se toda a disposição hierárquica dos elementos intervenientes na aplicação a criar. A hierarquia em sistema de nós facilita bastante a programação orientada a objectos, base da aplicação. Durante a programação são adicionados os nós, essenciais para a concepção da aplicação. Ao seleccionar-se qualquer nó na janela central, as suas propriedades poderão ser consultadas e editadas na janela da direita. O mapa da simulação encontra-se na janela da esquerda. Neste quadro, e de modo bastante intuitivo, estabelece-se a comunicação entre os nós, formando uma rede de ligações, como se pormenoriza na Figura 18.

  Com o objectivo de conferir alguma capacidade imersiva à aplicação, utilizaram-se 2 nós do sistema EON. O primeiro nó, do tipo “cgMaterial”, serviu para criar o rio, através da mistura de cores e a definição de outros parâmetros. O segundo nó, do tipo “panorama”, serviu para criar a envolvente do cenário virtual. Este nó permite definir uma imagem para o céu, horizonte e piso. O utilizador terá liberdade para se movimentar livremente no ambiente virtual, por isso, as imagens definidas para o horizonte e céu, devem permitir a projecção em 360º.

  Para conseguir o efeito de movimentação do rio, arrastaram-se para o mapa de simulação, os nós do tipo “timesensor”, “multiplicação” e “cgMaterial”, como se representa na Figura 19. O primeiro nó, estará activo durante toda a visualização da aplicação e é responsável por enviar impulsos ao nó “cgMaterial”, depois de amplificados por um factor multiplicativo. Esses impulsos proporcionam a constante modificação do parâmetro “time” do nó tipo “cgMaterial”, ou seja, permitem alterar a amplitude das ondas presente neste material, criando assim a ilusão do seu movimento.


Imagem - Nós de movimentação do rio

Figura 19 - Nós responsáveis pelo movimento do rio durante a visualização da aplicação.

  Definidas as considerações necessárias e os detalhes relativos ao enquadramento gráfico do cenário virtual, procedeu-se ao planeamento da sequência dos acontecimentos a criar.
  De modo a apresentar-se uma vista geral sobre o ambiente virtual, a aplicação inicia-se na margem oposta àquela onde se localiza o estaleiro, como se representa na Figura 20. Os elementos visíveis nesta fase são os encontros, pilares e vigas de fundação do estaleiro. Para o movimento da câmara, de uma margem para a outra, recorreu-se a um nó do tipo “keyframe”.



Figura 20 - Sequência inicial: Aproximação da área de estaleiro.

  Depois de a área do estaleiro ser alcançada pela câmara, é iniciada a montagem dos elementos que o compõem. Alguns elementos estão colocados numa zona lateral do estaleiro, e serão movidos recorrendo novamente ao nó do tipo “keyframe”, outros passam do estado invisível para o estado visível, bastando para isso activar ou desactivar a propriedade “setrun” dos nós do tipo “frame”.

  Depois de colocadas as vigas de fundação e de apoio, é montado o cimbre exterior, composto por 26 elementos iguais. Apenas a montagem de um desses 26 elementos será representada com pormenor. A primeira imagem da Figura 21 ilustra a montagem do elemento, e em seguida os restantes elementos aparecem de forma sincronizada, devidamente montados, como se representa na imagem central. O aparecimento dos elementos é realizado com recurso ao nó do tipo “timesensor” para permitir a sua exibição de forma incremental.



Figura 21 - Sequência de montagem do cimbre exterior.

  Durante a animação, o posicionamento da câmara e o seu movimento é muito importante, porque os tamanhos das peças que se pretendem exibir são diferentes, e a acção ocorre em locais distintos. Tal facto originou a existência de duas sequências em paralelo, dependentes uma da outra.

  Após a colocação das placas de cofragem que concluem a construção do cimbre, inicia-se a montagem do nariz metálico. A montagem do nariz metálico inicia-se pela colocação das vigas longitudinais, como se observa na Figura 22. Esta operação é feita em 3 movimentos para cada um dos 3 pares de elementos de viga, que até ao momento da sua colocação estavam localizados lateralmente ao estaleiro. Cada conjunto sofre um deslocamento no sentido ascendente, seguido de um posicionamento no prolongamento do cimbre e, finalmente, é libertado sobre os apoios, temporários, até ser devidamente acoplado ao 1º segmento aquando a betonagem deste. A continuação da montagem do nariz metálico é feita de forma análoga à montagem do cimbre. A câmara é movida para junto do equipamento a exibir, apresenta-se a montagem de um elemento ao pormenor, e finalmente, é realizada a exibição incremental, dos restantes elementos do equipamento.



Figura 22 - Sequência de montagem do nariz metálico.

  Para executar a sequência de montagem do aparelho hidráulico na parte frontal do nariz metálico, a câmara foi rodada a partir da sua posição anterior, até uma posição lateral, como se visualiza na Figura 23. Os elementos, mais uma vez, são exibidos pela sua ordem de montagem em obra. Primeiro é aparafusada a base do equipamento, devidamente reforçada, em seguida é colocada a peça hidráulica e aparafusada aos restantes elementos. Depois de terminada a montagem, é dado uma ordem de exibição para o equipamento hidráulico do lado oposto. Depois de montados, ambos contraem e expandem, de forma sincronizada, para que se possa perceber imediatamente o funcionamento da peça.

  A contracção e expansão do equipamento são conseguidas através da movimentação dos 3 elementos distintos que constituem a peça. Na Figura 24 representam-se 3 imagens, ilustrando cada uma delas, o eixo de rotação de cada um desses elementos. A definição dos eixos foi realizada no programa 3dsMax®, sendo estes, posteriormente, reconhecidos pelo sistema EON, como parte integrante de cada elemento.


   Figura 24 - Eixos de rotação do equipamento.

       Figura 23 - Colocação do equipamento hidráulico.

  Depois de concluída a construção da fase inicial do estaleiro, é desencadeada a sequência construtiva do segmento. Após a betonagem do banzo superior, o apoio temporário do nariz metálico é removido e a descofragem do segmento é executada. Para representar o avanço do tabuleiro, é exibido com pormenor o equipamento de lançamento. Este equipamento é constituído por duas peças gémeas, situadas na base de cada alma do tabuleiro, e através dos seus 4 movimentos, ilustrados na Figura 25, proporciona o lançamento dos segmentos. Para esta operação foram definidos os eixos de rotação essenciais, e através de deslocamentos e rotações criteriosamente relacionados pela variável tempo, estabeleceu-se o ciclo dos 4 movimentos. Este ciclo repete-se, ordenadamente, até que se verifique o avanço dos 31m de tabuleiro, em conjunto com o equipamento de lançamento, o nariz metálico, o segmento e o cimbre interior.



Figura 25 - As 4 fases de operação do equipamento de lançamento: posição inicial; levantar; empurrar; baixar e recolher.

  Ainda antes da execução do segundo segmento, são realizados alguns movimentos com a câmara para facilitar a percepção da porção de tabuleiro que foi deslocada e a que falta construir. A chegada do tabuleiro ao primeiro pilar acontece durante o avanço do segundo segmento. Para simular a deformação por flexão do nariz metálico, aplica-se uma rotação que tem como eixo o ponto inferior da sua ligação ao tabuleiro, representado na Figura 26 com o ponto “O”.



Figura 26 - Deformação do tabuleiro e nariz metálico, no instante de chegada ao 1º pilar.

  Na Figura 27 é possível observar a sequência que ilustra a transposição do pilar pelo tabuleiro. Os pequenos paralelepípedos castanhos, que se visualizam na figura, são as almofadas de lançamento, e são colocadas manualmente por operários, entre o nariz metálico (ou tabuleiro de betão nos segmentos seguintes) e o apoio temporário que se encontra sobre o pilar. Esta fase da animação representa várias acções programadas a decorrer em simultâneo, devidamente sincronizadas.



Figura 27 - Instante de chegada do tabuleiro ao primeiro pilar.

  A construção dos restantes segmentos é realizada em modo rápido, porque a sua construção é idêntica aos segmentos anteriores. A velocidade normal de visualização volta a ser aplicada aquando a chegada do tabuleiro ao encontro, como se representa na primeira imagem da Figura 19. Já na fase final da construção, o estaleiro é desmontado, dando lugar ao aparecimento do aterro, e os apoios definitivos do tabuleiro são colocados. A execução virtual da ponte não poderia terminar sem que se apresentassem os acabamentos que permitem transmitir a sensação de construção concluída. Para esta operação, a câmara percorre a ponte, de encontro a encontro, ao mesmo tempo que as guardas, o lambril e o piso betuminoso são colocadas, estabilizando a sua posição no ponto que se observa na imagem direita da Figura 28.



Figura 28 - Desmontagem do estaleiro e execução de acabamentos.

  A aplicação resultou num ficheiro com cerca de 4mb. Programaram-se manualmente 113 nós de script perfazendo mais de 2400 linhas de código, 212 nós de keyframe, 122 nós de place e 15 sensores de tempo.


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7. Conclusões

  Comparativamente com outras representações visuais, na aplicação virtual que resultou deste trabalho, destaca-se: maior complexidade dos materiais e espaço, na tentativa de proporcionar uma maior capacidade imersiva durante a sua visualização; a introdução de um menu de eventos e de visualização, que permite ao utilizador a selecção rápida de acontecimentos que pretende visualizar; preocupação constante com o utilizador, tentando antever os possíveis focos de incompreensão e dando-lhes o destaque que se considerou necessário; coerência permanente com os movimentos da câmara, de modo a exibir todas as sequências de acontecimentos não só de forma pedagógica, mas também de forma apelativa para proporcionar interesse e atenção da parte do utilizador.

  Julga-se que este trabalho alcançou o objectivo de proporcionar não só o entendimento directo, rápido e consistente do processo construtivo por lançamento incremental, mas também mostrar as capacidades da representação em ambiente virtual como apoio das inovadoras técnicas de construção.


Referências

[1] A. J. Reis – Pontes. Folhas da Disciplina - AEIST, 2006
[2] F. Leonhardt; W. Bauer - El Puente Sobre el Rio Caroní entre Puerto Ordaz y San Felix en Venezuela. Trends 31, pp. 27-29. 1964
[3] A. Sampaio; C. O. Cruz - Modelação 3D de cobertura com base na tecnologia de Realidade Virtual - Conferência IADIS Ibero-Americana WWW/Internet 2008
[4] F. Leonhardt – Principios Básicos da Construção de Pontes de Concreto, Volume 6. - Interciência, RJ, 1982
[5] J. Mathivat – Construção de pontes de betão pré-esforçado por avanços sucessivos, E.T.A., 1980
[6] Associação Francesa de Engenharia Civil - Guide des ponts poussés, 1999
[7] Bernhard Gohler; Brian Pearson – Incrementally Launched Bridges Bridges, 2000
[8] Jones; V. Christopher – Visualization and Optimization. Kluwer Academic Publishers, 1997
[9] G. Burdea; P. Coiffet - Virtual Reality Technology, Wiley, New Jersey, ISBN-0471360899, 2003
[10] R. Reffat – Augmentation of real-time 3d virtual environments for architectural design at the conceptual stage, John Messner, 2008
[11] A. Sampaio, P. Henriques, P. Ferreira – Aplicação de técnicas de realidade virtual na simulação visual de processos construtivos – Engenharia Civil, Número 19, pp.55-68, ISSN:0873-1152, 2004



Comentários

Comentário de vivek em domingo, 27 de Setembro de 2009 1:37
wonderfull ...................................
Comentário de Eduardo Cunha Lopes em domingo, 25 de Outubro de 2009 23:02
Parabéns! Simplesmente excepcional. Afinal ainda temos bons engenheiros. Os desejos dos maiores êxitos profissionais.
Comentário de Sahba em segunda-feira, 9 de Novembro de 2009 22:21
Numa palavra, épico! Os meus parabéns!
Comentário de Eric em sexta-feira, 29 de Janeiro de 2010 21:08
hi i m Eric, i am studying civil engineering in germany. i want to specialise me in that topic and i m looking for the most efficiency program for 3D and 4D simalutions processes. i found next to autocad, autodesk 3D Max but you said you did that project with  Eon StudioTM. I would like to ask you why ´, when there was possible with 3DS nad what is the best of the both software. thanks Eric
Comentário de Author (Octávio Martins) em sábado, 30 de Janeiro de 2010 21:03
First I want to thank you for your comments!

Hello Eric. EON Studio and 3dstudio are different things. They can complement each other or do different things. You can use the 3dstudio to make an avi (movie), or you can use 3dstudio as a tool in EON Studio to make a virtual environment where you can step inside and interfere.

The movie that you can see at the top of this page (parked on youtube) was entirely done with Autocad and 3D Studio Max.

Good luck!
Comentário de David em sexta-feira, 28 de Maio de 2010 13:57
This is a very helpful piece of work. Thankyou for taking the time and trouble to put this together. I would be grateful if you could contact me by email.
Comentário de Paul-Emile Durand em domingo, 13 de Junho de 2010 20:51
Tremendous video. If you plan to prepare some more dedicated to balanced cantilever bridges or span-by-span constructed viaducts (for example), I'll be 1 of your biggest fan!
Comentário de zijadin guri em quarta-feira, 1 de Setembro de 2010 23:18
you are grat, mans just continue
Comentário de subhawickrama em sexta-feira, 3 de Setembro de 2010 17:09
im a civil engineering undergraduate in srilanka and im so interesting in bridge construction.this was so helpfull to me.thanks a lot to your team and wish you the success.i would be grateful if you could contact me as soon as possible.

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