Nível de interoperabilidade para análise estrutural de pontes a partir da interpretação de dados IFC

Autores

DOI:

https://doi.org/10.11606/gtp.v19i3.227401

Palavras-chave:

BIM, Pontes, Infraestrutura, Troca de dados

Resumo

Importar dados IFC (Industry Foundation Classes) de modelos estruturais de pontes em um software de análise estrutural é uma tarefa comum no fluxo de trabalho BIM (Building Information Modeling). Entretanto, alguns softwares ainda não importam dados IFC na versão de extensão que engloba modelos de pontes, podendo gerar inconsistências na semântica dos elementos e representações geométricas ineficientes. Para evitar perdas de informações de um modelo de ponte, propõe-se uma ferramenta de interpretação de dados IFC referente à semântica dos elementos de ponte, geometria e propriedades dos materiais. Uma nova metodologia foi desenvolvida para avaliar quantitativamente um índice de interoperabilidade para fins de análise estrutural de pontes (ILBSA), considerando a relevância das informações importadas definindo valores numéricos de pesos. Os resultados dos níveis de interoperabilidade mostraram que os softwares comerciais de análise estrutural de pontes requerem avanços significativos na interpretação de dados IFC.

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Biografia do Autor

  • Guilherme Palla Teixeira, Universidade Federal de Viçosa

    Estudante de Doutorado em Engenharia Civil pela Universidade Federal de Viçosa (2021 - 2025) na área de Engenharia da Construção. Possui graduação em Engenharia Civil pela Universidade Federal de Viçosa (2015) e mestrado na área de Estruturas pela Universidade Federal de Viçosa (2018). Atuou como professor substituto do magistério superior da Universidade Federal de Viçosa (2015-2016). Atualmente trabalha como professor na carreira EBTT do CEFET/MG - Unidade Varginha-MG. Tem experiência na área de estruturas e modelagem da informação em BIM, com ênfase em obras de infraestrutura.

  • José Carlos Lopes Ribeiro, Universidade Federal de Viçosa

    Possui graduação (2000) em Engenharia Civil pela Universidade Federal de Viçosa, mestrado (2004) e doutorado (2009) em Engenharia de Estruturas pela Universidade Federal de Minas Gerais. Atualmente é Professor Associado na Universidade Federal de Viçosa e membro do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil (PPGEC). Tem experiência na área de Estruturas e Materiais, com ênfase em: Resistência estrutural em situação de incêndio, Comportamento dos materiais em situação de incêndio, Método dos elementos finitos e Mecânica das estruturas.

  • Kléos Magalhães Lenz César Júnior, Universidade Federal de Viçosa

    Possui graduação em Engenharia Civil pela Universidade Federal de Viçosa (1988), mestrado em Engenharia Civil pela Universidade Federal Fluminense (1995) e doutorado em Engenharia Civil - University of Leeds (2007). Atualmente é professor Associado da Universidade Federal de Viçosa. Tem experiência na área de Ciência da Computação, com ênfase em Computação Gráfica, atuando principalmente nos seguintes temas: BIM,IFC, Modelagem paramétrica, linguagem de programação, computação gráfica, concreto armado e drenagem urbana.

  • Lucas Andrade Nunes, Universidade Federal de Viçosa

    Possui graduação em Engenharia Civil pelo Centro Universitário FAMINAS (campus Muriaé-MG) e mestrado em Engenharia Civil pela Universidade Federal de Viçosa (UFV). Atualmente é doutorando no Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil da UFV e professor do curso de Engenharia Civil do Centro Universitário FAMINAS.

  • José Maria Franco de Carvalho, Universidade Federal de Viçosa

    Engenheiro Civil pela Universidade Federal de Viçosa - UFV (2004), Mestre em Engenharia Civil pela Universidade Federal de Ouro Preto - UFOP (2007) e Doutor em Engenharia Civil pela Universidade Federal de Ouro Preto com período sanduíche no Instituto Federal de Pesquisa e Testes em Materiais de Berlim - BAM (2019). Atualmente é professor adjunto da UFV, pesquisador PQ-2 CNPq, coordenador do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil da UFV, um dos líderes do Grupo de Pesquisa em Construção Sustentável e Inovadora SICon - CNPq (UFV), pesquisador dos Grupo de pesquisa CNPq RECICLOS (UFOP) ATIVE (UFOP), DEC UFV Estruturas (UFV), e TechBIM (UFV). Tem experiência na área de Engenharia Civil, com ênfase em Materiais de construção e estruturas, atuando principalmente nos seguintes temas: materiais sustentáveis, concretos ecoeficientes, reaproveitamento de rejeitos industriais, tecnologia do cimento e de matrizes cimentícias, reparo e reabilitação de OAEs, gestão de OAEs.

  • Diôgo Silva de Oliveira, Universidade Federal de Viçosa

    Professor Adjunto da Universidade Federal de Viçosa (Atual). Formado em Engenharia Civil pela Universidade Federal de Viçosa (UFV). Mestre em Engenharia de Estruturas pela Escola de Engenharia de São Carlos (EESC-USP).Doutor em Engenharia de Estruturas na Escola de Engenharia de São Carlos (EESC-USP). Possui experiência em projetos de estruturas de concreto armado, concreto protendido, pontes e viadutos. Desenvolveu pesquisas e conduziu trabalhos envolvendo reforço de estruturas com Polímeros Reforçados do Fibras de Carbono; Elementos estruturais de fundação em concreto armado; Modelo de Bielas e Tirantes; Avaliação de Estruturas existentes: diagnóstico e prognóstico de patogias, realização de ensaios não destrutivos, projeto de reforço estrutural e avaliação da capacidade portante residual, principalmente de estruturas de pontes.

  • Gustavo Henrique Nalon, Universidade Federal de Viçosa

    Engenheiro Civil pela Universidade Federal de Viçosa (2017), com graduação-sanduíche em Engenharia Civil na University of Evansville, EUA (2015). Mestre em Engenharia Civil pela Universidade Federal de Viçosa (2020), na área de Engenharia da Construção. Doutor em Engenharia Civil pela Universidade Federal de Viçosa (2024), na área de Engenharia da Construção. Foi Professor Substituto da Universidade Federal de Viçosa, nas áreas de Resistência dos Materiais, Fundamentos das Estruturas e Sistemas Estruturais; bolsista de Iniciação Científica, na área de Alvenaria Estrutural e gerente de projetos na empresa-júnior Edifica Consultoria. Tem experiência em ensino e pesquisa na área de Engenharia Civil, com trabalhos desenvolvidos nos seguintes temas: estruturas de concreto, alvenaria estrutural, Monitoramento da Integridade das Estruturas, técnicas e materiais de construção sustentáveis, materiais de construção nanomodificados, Tecnologias da Informação e Comunicação (TICs) aplicadas na educação em engenharia.

Referências

AMANN, J., FLURL, M., JUBIERRE, J.R., BORRMANN, A. An approach to describe arbitrary transition curves in an IFC-based alignment product data model, in: The 15th International Conference on Computing in Civil and Building Engineering (2014), Orlando, pp. 933–941. https://doi.org/10.1061/9780784413616.116.

AMANN, J., BORRMANN, A., SINGER, D. Extension of the upcoming IFCAlignment standard with cross sections for road design, in: Proceeding of the International Conference on Civil and Building Engineering Informatics (2015), Tokyo, pp. 22–24.

BISWAS, H.K., SIM, T.Y., LAU, S.L. Impact of Building Information Modelling and Advanced Technologies in the AEC Industry: A Contemporary Review and Future Directions, Journal of Building Engineering 82 (2024) pp. 108165. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2023.108165.

BORRMANN, A., BEETZ, J., KOCH, C., LIEBICH, T. Industry Foundation Classes: A standardized data model for the vendor-neutral exchange of digital building models. Building Information Modeling: Technology foundations and industry practice (2018), pp 81–126.

BORRMANN, A., BERKHAN, V. Principles of Geometric Modeling, in: Building Information Modeling (2018); Borrmann, A., König, M.,Koch, C., Beetz, J., Eds.; Springer: Cham, Switzerland, pp. 27–41. https://doi.org/10.1007/978-3-319-92862-3.

BORRMANN, A., MUHIC, S., HYVÄRINEN, J., CHIPMAN, T., JAUD, S., CASTAING, C., DUMOULIN, C., LIEBICH, T., MOL, L. The IFC-BRIDGE Project – Extending the IFC standard to enable high-quality exchange of bridge information models, in: Proceedings of the European Conference on Computing in Construction, European Council on Computing in Construction (2019), Chania, pp. 377–386. https://doi.org/10.35490/EC3.2019.193.

CEROVSEK, T. A review and outlook for a “Building Information Model” (BIM): A multi-standpoint framework for technological development, Advanced Engineering Informatics 25 (2011), pp. 224–244. https://doi.org/10.1016/j.aei.2010.06.003.

CHEN, P.H., CUI, L., WAN, C., YANG, Q., TING, S.K., TIONG, R.L.K. Implementation of IFC-based web server for collaborative building design between architects and structural engineers, Automation in Construction 14 (2005) pp. 115–128. https://doi.org/10.1016/j.autcon.2004.08.013.

DENG, X.Y., CHANG, T.-Y.P. Creating structural model from IFC-based architectural model, in: Proceedings of the Joint CIB W78, W102, ICCCBE, ICCC, and DMUCE International Conference on Computing and Decision Making in Civil and Building Engineering (2006), Montreal, pp. 3687–3695.

EL DEBS, M.K., Pontes de concreto com ênfase na aplicação de elementos pré-moldados, 1st edition, Oficina de Textos (2021) (ISBN 978-65-86235-31-9).

GAO, G., LIU, Y.-S., WU, J.-X., GU, M., YANG, X.-K., LI, H.-L., IFC Railway: A Semantic and Geometric Modeling Approach for Railways based on IFC, in: 16th International Conference on Computing in Civil and Building Engineering (2016), Osaka, pp. 1188–1195.

GIRARDET, A., BOTON, C. A parametric BIM approach to foster bridge project design and analysis, Automation in Construction 126 (2021), pp. 103679. https://doi.org/10.1016/j.autcon.2021.103679.

HASSANIEN SERROR M., INOUE, J., ADACHI, Y., FUJINO, Y. Shared computer-aided structural design model for construction industry (infrastructure), CAD Computer Aided Design 40 (2008), pp. 778–788. https://doi.org/10.1016/j.cad.2007.07.003.

HU, H., CHEN, S., SRIKONDA, R., ALI, N. Development of alignment-based parametric data exchange schema for bridge geometry, Transportation Research Record 2460 (2014), pp. 22–30. https://doi.org/10.3141/2460-03.

HU, Z.Z., ZHANG, X.Y., WANG, H.W., KASSEM, M. Improving interoperability between architectural and structural design models: An industry foundation classes-based approach with web-based tools, Automation in Construction 66 (2016), pp. 29–42. https://doi.org/10.1016/j.autcon.2016.02.001.

JAUD, Š., ESSER, S., BORRMANN, A., WILKSTRÖM, L., MUHIC, S., MIRTSCHIN, J. A critical analysis of linear placement in IFC models, in: European Conference on Product and Process Modeling (2021), Moscow, pp. 1–8. https://doi.org/https://doi.org/10.1201/9781003191476.

JEPSEN, M.S., DAMKILDE, L. A direct and fully general implementation of influence lines/surfaces in finite element software, Advances in Engineering Software 120 (2016), pp. 55–61. https://doi.org/10.1016/j.advengsoft.2016.04.006.

JI, Y., BEETZ, J., BONSMA, P., NISBET, N., KATZ, C., BORRMANN, A. Integration of Parametric Geometry into IFC-Bridge, Proceedings of the 23rd European Conference Forum Bauinformatik (2011), Cork, pp. 1–8.

JI, Y., BORRMANN, A., OBERGRIEBER, M. Exchange of parametric bridge models using a neutral data format, Journal of Computing in Civil Engineering 27.6 (2012), pp. 593–606. https://doi.org/10.1061/41182(416)65.

JIANG, S., FENG, X., ZHANG, B., SHI, J., Semantic enrichment for BIM: Enabling technologies and applications, Advanced Engineering Informatics 56 (2023) pp. 101961. https://doi.org/10.1016/j.aei.2023.101961.

JUSTO, A., LAMAS, D., SANCHEZ-RODRIGUEZ, A., SOILÁN, M., RIVEIRO, B. Generating IFC-compliant models and structural graphs of truss bridges from dense point clouds, Automation in Construction 149 (2023), pp. 104786. https://doi.org/10.1016/j.autcon.2023.104786.

KARAMAN, S., CHEN, S., RATNAGARAN, B. Three-dimensional parametric data exchange for curved steel bridges, Transportation Research Record (2013), pp. 27–34. https://doi.org/10.3141/2331-03.

KHATTRA, S., PUNJAB, I., SINGH, H. Generating Structural Model through Automatic Data Extraction using Openbim Technology, International Journal of Advanced Research in Engineering and Technology 11 (2020) pp. 602–613. https://doi.org/10.34218/IJARET.11.7.2020.060.

KRIJNEN, T., NOARDO, F., OHORI, K.A., LEDOUX, H., STOTER, J. Validation and Inference of Geometrical Relationships in IFC, in: 37th CIB W78 Conference (2020), São Paulo, pp. 98–111. https://doi.org/10.46421/2706-6568.37.2020.paper008.

KUMAR, B., CAI, H., HASTAK, M. An assessment of benefits of using BIM on an infrastructure project, American Society of Civil Engineers (2017) pp. 88–95. https://doi.org/10.1061/9780784481219.008.

KWON, T.H., PARK, S.I., JANG, Y.H., LEE, S.H. Design of railway track model with three-dimensional alignment based on extended industry foundation classes, Applied Sciences 10 (2020), pp. 1–19. https://doi.org/10.3390/app10103649.

LAI, H., DENG, X. Interoperability analysis of ifc-based data exchange between heterogeneous BIM software, Journal of Civil Engineering and Management 24 (2018), pp. 537–555. https://doi.org/10.3846/jcem.2018.6132.

LEE, S.H., KIM, B.G. IFC extension for road structures and digital modeling, Procedia Engineering (2011), pp. 1037–1042. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2011.07.130.

LEE, S.-H., PARK, S.I., PARK, J., SEO, K.-W. Open BIM-based Information Modeling of Railway Bridges and its Application Concept, in: International Conference on Computing in Civil and Building Engineering, ASCE (2014), Orlando, pp. 504–511. https://doi.org/10.1061/9780784413616.06336.

LEE, K.M., LEE, Y.B., SHIM, C.S., PARK, K.L. Bridge information models for construction of a concrete box-girder bridge, Structure and Infrastructure Engineering 8 (2012), pp. 687–703. https://doi.org/10.1080/15732471003727977.

LIU, Z.-Q., LI, Y.-G., ZHANG, H.-Y. IFC-based integration tool for supporting information exchange from architectural model to structural model, Journal of Central South University Technology 17 (2010), pp. 1344–1350. https://doi.org/10.1007/s11771−010−0640−z.

LIU, Z.Q., ZHANG, F., ZHANG, J. The building information modeling and its use for data transformation in the structural design stage, Journal of Applied Science and Engineering 19 (2016), pp. 273–284. https://doi.org/10.6180/jase.2016.19.3.05.

LU, R., BRILAKIS, I. Digital twinning of existing reinforced concrete bridges from labelled point clusters, Automation in Construction 105 (2019), pp. 102837. https://doi.org/10.1016/j.autcon.2019.102837.

LUTTUN, J., KRIJNEN, T. An Approach for Data Extraction, Validation and Correction Using Geometrical Algorithms and Model View Definitions on Building Models, in: Proceedings of the 18th International Conference on Computing in Civil and Building Engineering. Springer 98 (2020): pp. 529–543. https://doi.org/10.1007/978-3-030-51295-8_38.

MARKIC, Š. IFC-Bridge: Previous initiatives and their proposals, in: The 29th Forum Bauinformatik (2017), Desden, pp. 12–19.

PARK, S.I., LEE, S.H, ALMASI, A., SONG, J.H. Extended IFC-based strong form meshfree collocation analysis of a bridge structure, Automation in Construction 119 (2020), pp. 103364. https://doi.org/10.1016/j.autcon.2020.103364.

PUKL, R., PALEK, P., CERVENKA, J. The possibility of using BIM for nonlinear life-cycle analysis of concrete structures, in: The Fifth International Symposium on Life-Cycle Civil Engineering (IALCCE 2016), Delft, Netherlands (2016), pp. 655–661. https://doi.org/https://doi.org/10.1201/9781315375175.

QIN, L., DENG, X.Y., LA LIU, X. Industry foundation classes based integration of architectural design and structural analysis, Journal of Shanghai Jiaotong University Science 16 (2011), pp. 83–90. https://doi.org/10.1007/s12204-011-1099-2.

RAMAJI, I.J., MEMARI, A.M. Interpretation of structural analytical models from the coordination view in building information models, Automation in Construction 90 (2018) pp. 117–133. https://doi.org/10.1016/j.autcon.2018.02.025.

REN, R., ZHANG, J., DIB, H.N. BIM interoperability for structure analysis, in: Construction Research Congress: Construction Information Technology - Selected Papers from the Construction Research Congress, ASCE (2018), pp. 470–479. https://doi.org/10.1061/9780784481264.046.

REN, R., ZHANG, J. Comparison of BIM Interoperability Applications at Different Structural Analysis Stages, in: Construction Research Congress: Computer Applications - Selected Papers from the Construction Research Congress, ASCE (2020), pp. 537–545. https://doi.org/10.1061/9780784482865.057.

SAMPAIO, A.Z. Geometric modeling of box girder deck for integrated bridge graphical system, Automation in Construction 12 (2003), pp. 55–66. https://doi.org/10.1016/S0926-5805(02)00040-7.

TANAKA, F., HORI, M., ONOSATO, M., DATE, H., KANAI, S. Bridge Information Model Based on IFC Standards and Web Content Providing System for Supporting an Inspection Process, in: The 16th International Conference on Computing in Civil and Building Engineering (2017), Osaka, pp. 1140–1147.

TRZECIAK, M., BORRMANN, A. Design-to-design exchange of bridge models using IFC: A case study with Revit and Allplan, in: Engineering and Construction – Proceedings of the 12th European Conference on Product and Process Modeling (2018), Munich, pp. 231–239. https://doi.org/https://doi.org/10.1201/9780429506215.

WAGNER, A., BONDUEL, M., PAUWELS, P., RÜPPEL, U. Representing construction-related geometry in a semantic web context: A review of approaches, Automation in Construction 115 (2020), pp. 103130. https://doi.org/10.1016/j.autcon.2020.103130.

WANG, X., YANG, H., ZHANG, Q.L. Research of the IFC-based Transformation Methods of Geometry Information for Structural Elements, Journal of Intelligent and Robotic Systems: Theory and Applications 79 (2015), pp. 465–473. https://doi.org/10.1007/s10846-014-0111-0.

XU, Z., RAO, Z., GAN, V.J.L., DING, Y., WAN, C., LIU, X. Developing an Extended IFC Data Schema and Mesh Generation Framework for Finite Element Modeling, Advances in Civil Engineering 2019 (2019), pp. 1–19. https://doi.org/10.1155/2019/1434093.

YABUKI, N., SHITANI, T. An IFC-based product model for RC or PC slab bridges, CIB Report (2003).

YU, Y., KIM, S., JEON, H., KOO, B. A Systematic Review of the Trends and Advances in IFC Schema Extensions for BIM Interoperability, Applied Sciences 13 (2023) 12560. https://doi.org/10.3390/app132312560.

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Publicado

31-12-2024

Edição

Seção

Artigos

Como Citar

TEIXEIRA, Guilherme Palla; RIBEIRO, José Carlos Lopes; CÉSAR JÚNIOR, Kléos Magalhães Lenz; NUNES, Lucas Andrade; CARVALHO, José Maria Franco; OLIVEIRA, Diôgo Silva; NALON, Gustavo Henrique. Nível de interoperabilidade para análise estrutural de pontes a partir da interpretação de dados IFC. Gestão & Tecnologia de Projetos, São Carlos, v. 19, n. 3, p. 49–67, 2024. DOI: 10.11606/gtp.v19i3.227401. Disponível em: https://periodicos.usp.br/gestaodeprojetos/article/view/227401.. Acesso em: 9 mar. 2025.