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Transformação Digital dos Processos de Inspeção, Monitoramento e Manutenção
de Obras de Arte Especiais
Túlio Nogueira BittencourtProf. Titular Escola Politécnica da Universidade de São Paulo
Membro Honorário do IBRACON (Instituto Brasileiro do Concreto)
Diretor da ABECE (Associação Brasileira de Engenharia e Consultoria Estrutural )
Membro do IABMAS, RILEM, ACI, fib
Brasília, 10 de Setembro de 2019 2
Tópicos Abordados
• Motivação
• Conceitos Fundamentais
• Inspeção - Tipos
• Monitoramento da Integridade Estrutural – SHM
• Gerenciamento de OAEs
• Manutenção
• Transformação Digital – Novas Tecnologias
• Conclusões 3
Ponte de Alcantara – Espanha - 106DC
Extensão – ~180 m – vãos de 13 a 28 mPonte sobre o Rio Tejo – EspanhaConstrução: 104 a 106 DCTrajano, Adriano Em operação!
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Ponte de Alcantara – Espanha - 106DCEscritura na Ponte:
Pontem perpetui mansurumin saecula mundifecit divina nobilis arte Lacer ...
“Eu, Caius Julius Lacer, famoso por minha arte, deixouma ponte para durar para sempre pelos séculos do mundo!”
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Ponte de Alcantara – Espanha - 106DC
Pontem perpetui mansurumin saecula mundifecit divina nobilis arte Lacer ...
Só com Inspeção, Manutenção, Reparo, Reforço!!
Só com ENGENHARIA!
Enchente em 1967
Invasões, guerras, intempéries, 1857
Reparo dos Pilares, 1969 6
Ponte de Alcantara – Espanha - 106DC
Referência: J.P. Cortés Pérez et al. Assessment of the Structural Integrity of the Roman Bridge of Alcántara (Spain) using TLS and GPR. Remote Sens. 2018, 10, 387. doi:10.3390/rs10030387
Utilização de técnicas TLS (Terrestrial Laser Scanning) e GPR (Ground-Penetrating Radar)
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Ponte de Alcantara – Espanha - 106DC
Referência: J.P. Cortés Pérez et al. Assessment of the Structural Integrity of the Roman Bridge of Alcántara (Spain) using TLS and GPR. Remote Sens. 2018, 10, 387. doi:10.3390/rs10030387
Estudos atuais indicam níveis de degradação acentuado dos blocos e necessidade de acompanhamento cuidadoso da SEGURANÇA ESTRUTURAL!
Modelagem Numérica – Análise Plástica Limite
Estudo do nível de Segurança da Ponte
Mecanismos de Falha
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Motivação
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Motivação
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Motivação
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O Problema
O Problema
Brasil
Conceitos Fundamentais
• Obras de arte especiais (OAEs): estrutura classificada como ponte, pontilhão, viaduto ou passarela.
• Inspeção de OAEs: conjunto de procedimentos técnicos e especializados que compreendem a coleta de dados
necessários à formulação de um diagnóstico e prognóstico da estrutura, visando manter ou reestabelecer os requisitos de
segurança estrutural, de funcionalidade e de durabilidade.
• Gestão de OAEs: processo pelo qual um parque de obras de arte é cuidado desde a concepção de cada obra até ao
final de sua vida útil.
• Tempo de vida útil de projeto: período durante o qual se pretende que uma estrutura, ou parte da mesma, possa
ser utilizada para as funções a que se destina, com a manutenção prevista mas sem necessidade de grandes reparações.
• Trabalho de manutenção: intervenção de caráter corrente ou resultante da existência de anomalias de importância
menor, como a limpeza ou proteção de elementos de obras de arte.
• Trabalhos de reparo: envolvem alterações da capacidade resistente ou do funcionamento estrutural, a substituição
de elementos resistentes ou aparelhos de apoio. Caracterizam-se por uma maior complexidade dos trabalhos, a
necessidade de projeto e o recurso a equipamento pesado.14
Inspeções - Tipos
Principais Aspectos da revisão da NBR 9452
TIPOS DE INSPEÇÃO
▪ Cadastral
▪ Rotineira
▪ Especial
▪ Extraordinária
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Principais Aspectos da Revisão da NBR 9452
Critérios de Classificação das OAEs
• Elementos do Sistema Estrutural
• Parâmetros de AvaliaçãoParâmetros EstruturaisParâmetros FuncionaisParâmetros de Durabilidade
• Notas de Classificação – Índice de Condição (1 a 5)
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Critério de Classificação das OAES
CLASSIFICAÇÃO CONDIÇÕES CARACTERIZAÇÃO ESTRUTURAL CARACTERIZAÇÃO FUNCIONAL CARACTERIZAÇÃO DURABILIDADE
5 EXCELENTE A estrutura apresenta-se em condições satisfatórias, apresentando defeitos irrelevantes e isolados.
A OAE apresenta segurança e conforto aos usuários.
A OAE apresenta-se em perfeitas condições, devendo ser prevista manutenção de rotina.
4 BOAA estrutura apresenta danos pequenos e em pequenas áreas, sem comprometer a segurança estrutural.
A OAE apresenta pequenos danos
que não chegam a causar
desconforto ou insegurança ao
usuário.
A OAE apresenta pequenas e poucas
manifestações patológicas, que
comprometam sua vida útil, em região de
baixa agressividade ambiental.
3 REGULAR
Há danos que podem vir a gerar alguma deficiência estrutural, mas não há sinais de comprometimento da estabilidade da obra.Recomenda-se acompanhamento dos problemas. Intervenções podem ser necessárias.
A OAE apresenta desconforto ao usuário, com defeitos que dispensem intervenções imediatas, mas requerem ações de médio prazo.
A OAE apresenta pequenas e poucas manifestações patológicas, que comprometam sua vida útil, em região de moderada a alta agressividade ambiental.A OAE apresenta moderadas a muitas manifestações patológicas, que comprometam sua vida útil, em região de baixa agressividade ambiental.
2 RUIM
Há danos comprometendo a segurança estrutural da OAE, sem risco iminente. Sua evolução pode levar ao colapso estrutural.A OAE necessita de intervenções significativas a curto prazo.
A OAE com funcionalidade visivelmente comprometida, com riscos de segurança ao usuário, requerendo intervenções de curto prazo.
A OAE apresenta moderadas a muitas manifestações patológicas, que comprometam sua vida útil, em região de alta agressividade ambiental.
1 CRÍTICA
Há danos gerando grave insuficiência estrutural na OAE. Há elementos estruturais em estado crítico, com risco tangível de colapso estrutural. A OAE necessita intervenção imediata, podendo ser necessária restrição de carga, interdição total ou parcial ao tráfego, escoramento provisório, instrumentação, associadas ou não.
A OAE não apresenta condições funcionais de utilização.
A OAE encontra-se em elevado grau de deterioração, apontando problema já de risco estrutural e ou funcional.
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Monitoramento da Integridade Estrutural
SHM – Structural Health Monitoring
• O que é?
• Quando utilizar?
• Como utilizar?
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MONITORAMENTO DA INTEGRIDADE ESTRUTURALStructural Health Monitoring - SHM
• Monitoramento da Integridade Estrutural (SHM) consiste na verificação do desempenho das estruturas em serviço, com base na medição de grandezas relevantes, através de sensores de diferentes tecnologias, que fornecem informações significativas sobre o estado da estrutura para identificar situações em que sejam necessárias ações em caráter preventivo, como por exemplo, decidir se uma ponte ou edificação deve ser interditada ou se pode ser utilizada com determinadas restrições.
• Os sensores coletam vários tipos de dados, periodicamente ou continuamente, que são adquiridos, analisados e armazenados como referência e para futuras análises.
• Procura-se uma melhor compreensão do comportamento estrutural, permitindo a deteção precoce de danos e, portanto, levando a um gerenciamento melhor planejado e menos dispendioso.
Situações em que é mais relevante
• Estruturas em que são utilizadas soluções estruturais, materiais ou
processos construtivos inovadores
• Estruturas críticas, pela sua importância econômica ou social
• Estruturas tipo
• Estruturas em que haja incertezas significativas quanto a condições
geotécnicas, risco sísmico, agressividade ambiental ou vulnerabilidade
durante a construção
• Estruturas existentes com deficiências identificadas ou cuja condição
suscite dúvidas
Sistema de MonitoramentoCompleto
Sensor 1 Sensor 210:00 104.45 245.23
10:05 109.45 246.78
10:10 143.78 249.45
10:15 134.56 242.64
10:20 187.34 243.68
Processamento e Análisede Dados
Sensores
Instrumentação
Software
SHM ou Sistemas de Monitoramento da Integridade Estrutural
Como monitorar as estruturas
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Apresentação e análise de resultados
Ponte do Rio Correntes: simulação numérica e monitoramento
Deslocamentos:
Deformações:
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Platform Interactive: site para visualização dos dados coletados
Visualização de Eventos de Carregamento 28
Administração do processo de manutenção e conservação de
pontes, consistindo na programação de inspeções e avaliações de
pontes, no registro e manipulação desses dados com finalidade na
elaboração das recomendações e ações de engenharia.
INSPEÇÕES AVALIAÇÕES REGISTROMANIPULAÇÃO
DOS DADOS
AÇÕESDE
ENGENHARIA
Gerenciamento de OAEs
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AS ATIVIDADES DO PROCESSO DE GERENCIAMENTO
DE PONTES PROMOVEM O DIRECIONAMENTO DOS
CICLOS DE CONSERVAÇÃO:
Inspeção
AvaliaçãoManutenção31
Definição: BMS
Sistema de Gerenciamento de Pontes
ou Bridge Management System:
processo ou um conjunto de funções
de engenharia e de gestão que, se
consideradas simultaneamente,
compreendem as ações necessárias
para administrar recursos visando
manter um grupo de pontes em
operação.
Federal Highway Administration FHWA/USA
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Estr
utu
ra d
o s
oft
ware
de B
MS
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Resultado para as pontes da
Rodovia BR-116/SP/RJ –
Cadeias de Markov
IC 1 2 3 4 5
1 1 0 0 0 0
20,0289 0,9711 0 0 0
30 0,0588 0,9412 0 0
40 0 0,0494 0,9506 0
50 0 0 0,2778 0,7222
Ref: OLIVEIRA, C.B.L., “Determinação e análise de taxas de deterioração de pontos rodoviárias do Brasil”, Tese de Doutorado, 2019.
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A manutenção e a conservação de pontes compreendem
ações ou estratégias que previnem, atrasam ou reduzem a
deterioração das pontes ou de seus elementos, restauram a
função das pontes existentes, mantêm pontes em uma boa
condição e aumentam sua vida útil (HURT & SCHROCK, 2016)
Manutenção de OAEs
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Manutenção Corretiva
Manutenção Preventiva
Manutenção Preditiva
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Manutenção de OAEs
Transformação Digital – Novas Tecnologias
Transformação digital é um processo no qual as empresas fazem uso da tecnologia
para melhorar o desempenho, aumentar o alcance e garantir resultados melhores.
É uma mudança estrutural nas organizações dando um papel essencial para a
tecnologia.
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The most advanced technologiesto achieve simplicity
And to implement Industry 4.0
“Simplicity is the ultimate sophistication”Leonardo da Vinci
• Um gêmeo digital é uma réplica digital de uma entidade física viva ou não viva. Ao unir o
mundo físico e o mundo virtual, os dados são transmitidos de forma transparente,
permitindo que a entidade virtual exista simultaneamente com a entidade física.
• Cria-se uma ligação entre o mundo físico e o virtual, os dados são transmitidos sem
problemas, permitindo que a entidade virtual exista simultaneamente com a entidade
física. O Gêmeo Digital refere-se a uma réplica digital de ativos físicos potenciais e reais
(físicos), processos, pessoas, locais, sistemas e dispositivos que podem ser utilizados
para vários fins.
• A conexão entre o mundo real e o virtual é estabelecida em tempo real por meio de dados
obtidos através de Sensores.
• A representação digital fornece os elementos e a dinâmica de como um dispositivo da
Internet das Coisas opera e vive ao longo de seu ciclo de vida.
Gêmeo Digital – Digital Twin
Gêmeo Digital – Digital Twin
Realidade Estendida – XR
Realidade Virtual (VR) é um conteúdo 100%
digital e pode ser apreciado em um ambiente
totalmente imersivo. Exemplos: Videogames,
Simuladores, etc.
Realidade Estendida – XR
Realidade Aumentada (AR) sobrepõe conteúdo
digital em cima do mundo real.
Realidade Estendida – XR
Realidade Mista (MR) é uma sobreposição digital
que permite que elementos virtuais interativos
integrem e interajam com o ambiente do mundo real.
Gêmeo Digital – Inspeção e Análise de OAEs
TRANSFORMAÇÃO DIGITAL É
MAIS DO QUE TECNOLOGIA
Otimização da coleta de inspeções manuais
video
Anomalias sãoregistradas e alimentamautomaticamente o gêmeo digital e o classificadorautomático com inteligência artificial
Fotos das anomalias são usadas para IA
Otimização da coleta de inspeções manuais
Medições (espessuras, dimensões, etc) sãoregistradas e alimentamautomaticamente o gêmeo digital.
Anomalias Medições Data from Sensors
Gêmeo digital preditivo
Suporte à decisão
Inspeções humanas e sensores convergem para o mesmo gêmeo digital
video
Avaliação de risco em tempo real
video52
Gestão do conhecimentoC4D Document Manager
Busca por palavras chave ou navegando pelo modelo 53
Ativos que podem usar gêmeos digitais
video
Game Gêmeo Digital
Participe:
• Adicione este número ‘+1 (832) 956-1214’ ao WhatsApp
• Envie a palavra sensor para se tornar um Sensor
Ações do sensor:
• C+ (CORROSION)• ST+ or ST- (STRESS)• V+ or V- (VIBRATION)• R (RESTART)
Inspeção colaborativa
Participe:
Adicione o número
‘+1 (832) 210-1322’
ao WhatsApp
CONCLUSÕES
• A inspeção continuada das Obras de Arte Especiais é essencial para o gerenciamento
eficiente desses ativos.
• O monitoramento da integridade estrutural (SHM) e as modernas técnicas de Ensaios
Não-destrutivos são cada vez mais viáveis economicamente.
• Manutenção, reparo e reforço de OAEs são essenciais para garantir a sua VIDA ÚTIL.
• A combinação de modernas técnicas de inspeção, ensaios não-destrutivos e
monitoramento estrutural permitem diagnósticos e prognósticos muito mais precisos do
comportamento estrutural de diversos tipos de estruturas.
• A transformação digital é um processo inevitável e afetará a competitividade de
diversos setores da indústria.
• Os processos de inspeção, monitoramento, manutenção e gerenciamento de OAEs
podem se beneficiar muito com a introdução de novas tecnologias e a transformação
digital. 57
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A Transformação Digital é uma Realidade.
Temos que fazer parte dela, participandoativamente e aprendendo ao longo do processo.
Caso contrário, SEREMOS ENGOLIDOS POR ELA!
http://www.iabmas.org/
http://www.iabmas-br.org/
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