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As metodologias modernas de conservação e reabilitação de estruturas históricas requerem análises estruturais cada vez mais detalhadas, o que torna necessário o desenvolvimento de modelos numéricos capazes de prever eficazmente o seu comportamento estrutural.

A seleção de um determinado método numérico depende essencialmente do conhecimento do técnico, da análise pretendida e dos objetivos do estudo, tendo sempre em mente que análises

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mais complexas não são necessariamente sinónimo de melhores resultados (Bruno Silva, João Miranda Guedes 2008).

A caracterização de um modelo numérico para a análise do comportamento estrutural é um tema complexo, rodeado de inúmeros fatores incertos onde são colocados importantes desafios que se prendem, essencialmente, pela complexidade da sua geometria e pormenores construtivos, assim como a variabilidade das propriedades dos materiais que as compõem e o desconhecimento das técnicas de construção utilizadas.

O Método dos Elementos Finitos (MEF) é um método de análise numérica abordado para determinar as soluções aproximadas, onde um problema é subdividido em partes menores, denominadas de elementos finitos.

A fotogrametria apresenta para a criação de modelos MEF uma mais-valia na medida em que possibilita gerar os modelos sólidos. Através da troca de informação entre os sofwares de análise numérica e os softwares do tipo CAD é possível importar um modelo geométrico criado pela técnica fotogramétrica e fazer a sua análise numérica.

O objetivo desta aplicação é a criação de um modelo numérico, no qual é possível fazer determinada análise referente às características e propriedades da estrutura em questão, de acordo com os resultados que se pretendem obter. Enquanto no passado muitos dos utilizadores do FEM estavam envolvidos no desenvolvimento da técnica pela programação em computador, verifica-se, hoje em dia, que a quase totalidade dos projetistas de estruturas apenas se preocupa com a utilização do correspondente software numa ótica de utilizador para a interpretação dos resultados obtidos.

Como o interesse deste projeto reside na análise e diagnóstico estrutural através da fotogrametria, não é relevante dar ênfase à parte algorítmica que envolve os modelos numéricos, podendo esta ser considerada uma outra área de estudo. O importante no ponto de vista da engenharia civil é a análise dos resultados que irão ser obtidos através do modelo numérico.

Para a criação deste modelo numérico foi utilizado como ponto de partida o modelo sólido gerado no levantamento geométrico do Padrão do Salado. É importante reforçar a ideia de que

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não serão alvo de estudo aprofundado os resultados obtidos na análise numérica dos modelos gerados. Apenas se tenciona mostrar como a fotogrametria pode ser um meio de os alcançar, i.e., como através de modelos sólidos gerados pela fotogrametria se pode estudar o comportamento estrutural num programa com potencialidades de análise numérica em estruturas.

4.3.1 Procedimentos

O modelo numérico consiste simplificadamente na geração de um modelo geométrico em elementos finitos virtuais onde, aplicando certas propriedades ou características de acordo com o que se pretende analisar, se pode observar o comportamento da estrutura através de uma simulação computacional. Para a criação deste modelo de elementos finitos foi utilizado o software FX+ da MIDAS®, com a seguinte metodologia:

1. Importação do modelo geométrico criado nos levantamentos geométricos pelo

Geomagic Design X® no formato “STEP” (formato que contém a informação

geométrica de um modelo) (ver Figura 4.11);

2. Definição das propriedades mecânicas. Neste passo o software permite importar ou definir o tipo de material de que é constituído o modelo geométrico, indicando as suas propriedades mecânicas;

3. Geração da malha (ver Figura 4.12). O software permite criar de forma automática uma malha de elementos finitos para posterior simulação de comportamento caso seja o pretendido;

__________________________________________________________________________________ 77 Figura 4.11: Modelo geométrico importado no FX+ da MIDAS®

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A partir do sólido da Figura 4.11 foi gerada uma malha de elementos finitos do Padrão do Salado (Figura 4.12). Este modelo de elementos finitos foi criado de forma automática e com valores de tamanho da malha e propriedades dos materiais aleatórios.

O software identifica cada elemento do modelo geométrico como um sólido identificado por cores diferentes e, em cada um deles, cria uma divisão “virtual”.

Discussão dos resultados

Graças à capacidade da troca de informações entre os programas facilmente foi possível de importar o modelo sólido no FX+ da MIDAS®. Uma vez que foi utilizado o formato “STEP” o modelo sólido incluiu todas as informações de contorno e volumes do modelo sólido originado pelo Geomagic Design X®.

A fotogrametria entra como um elemento importante na execução de modelos numéricos pelo facto de importar diretamente os modelos sólidos de outro software. O tempo dispensado para a realização dos modelos sólidos manualmente no FX+ da MIDAS® feito de raiz demoraria pelo menos alguns dias face à complexidade de detalhe do objeto em estudo enquanto que pela fotogrametria, uma vez que, o modelo sólido já estava criado, demorou alguns segundos, pois só foi necessário a sua importação.

Através desta técnica é perfeitamente acessível a um projetista a obtenção de resultados credíveis para análises numéricas, mesmo quando não tem acesso à fonte do código computacional ou quando desconhece características do modelo que está a utilizar (Bruno Silva, João Miranda Guedes 2008).

Devido à complexidade associada ao desenvolvimento de modernos programas de computador dispondo de uma interface gráfica associada, o desenvolvimento de softwares com o intuito de criar os modelos numéricos tem sido cada vez mais restringido às empresas especializadas e por isso os custos envolvidos neste tipo de softwares têm ainda um valor significativo.