Quando o conhecimento profundo do solo e o projeto estrutural se unem, os engenheiros podem trabalhar em um fluxo de trabalho digital conectado que integra dados de todas as disciplinas do projeto em um único ponto. O resultado é uma maior conexão, e não o pensamento isolado.

No coração do movimentado distrito da bolsa de valores em Ramat Gan, a construção do edifício mais alto de Israel está em andamento. Parte do megaprojeto "Cidade Vertical", a torre de 450 metros abrigará espaços comerciais, residenciais e de hotelaria. No entanto, as ambiciosas características estruturais do projeto dependiam de um marco muito menos visível: o comportamento do solo.

Engenheiros geotécnicos queriam entender melhor como o solo se comportaria sob cargas imensas, de 10.000 a 20.000 toneladas por coluna. Assim, a equipe do projeto construiu uma estrutura de 47 metros de comprimento — uma espécie de gaiola de aço reforçado — e a utilizou para realizar um teste de carga no solo — o primeiro desse tipo em Israel. Um trio de guindastes meticulosamente coordenado posicionou a estrutura repleta de sensores, e três macacos hidráulicos potentes aplicaram uma força total de 6.000 toneladas.

Os resultados e análises dos testes de solo, inseridos em um modelo geotécnico no software Plaxis 3D da Bentley Systems, deram aos engenheiros a confiança necessária para reduzir o comprimento dos elementos de fundação em até 8 metros, diminuir o uso de concreto em 10%, reduzir a pegada de carbono final do projeto e economizar milhões em materiais.

Isso é o que acontece quando o conhecimento profundo do solo e o projeto estrutural trabalham juntos. Os fluxos de trabalho de infraestrutura frequentemente tratam o solo, as fundações e a estrutura como fases ou responsabilidades distintas, mas, na realidade, formam um único sistema dinâmico onde causa e efeito operam em todas as direções.

Quando esses elementos são gerenciados em fluxos de trabalho desconectados, os principais circuitos de feedback entre os dados do local e o projeto podem ser interrompidos, aumentando o risco de surpresas na fase final. "Condições de solo imprevistas estão entre as principais causas de reivindicações e estouros de orçamento no setor", afirma Pat McLarin, diretor de segmento de infraestrutura civil da Seequent. "A solução não é mais pensamento isolado, mas sim maior conexão."

A Bentley Systems está em uma posição única para apoiar essa mudança, transformando fluxos de trabalho de tarefas desconectadas em um processo coordenado de ponta a ponta, impulsionado pelo fluxo de dados entre as disciplinas, em vez de em uma cadeia linear. A Bentley e a Seequent — a empresa de subsuperfície da Bentley — estão conectando um fluxo de trabalho digital que integra dados de solo confiáveis, análise geotécnica, projeto de engenharia, planejamento de construção e insights operacionais em um único fio digital.

Essa capacidade é mais importante do que nunca, visto que a infraestrutura enfrenta crescente pressão devido à urbanização, às mudanças nas necessidades de transporte e a décadas de subinvestimento. "A pressão para acelerar a entrega está comprimindo os prazos", afirma McLarin. "Isso significa que é necessária uma interação mais estreita entre o conhecimento geotécnico e a estrutura, porque se tenta desenvolver esses dois aspectos simultaneamente."

Os fundamentos dos dados do subsolo

A investigação geotécnica é frequentemente vista como um custo do projeto, e não como a apólice de seguro essencial que realmente é, afirma Carl Grice, que lidera a gestão de dados geotécnicos na Seequent. "Ter um bom entendimento do subsolo é a forma de mitigar os riscos do seu projeto, e isso começa com dados de qualidade", diz ele.
 

Os dados da investigação geotécnica — como furos de sondagem, fotos de testemunhos, ensaios de campo e resultados de laboratório — precisam ser coletados, ter sua qualidade verificada e serem disponibilizados imediatamente para todas as disciplinas. Todos os envolvidos no processo de projeto devem trabalhar com base no mesmo modelo geotécnico confiável.

É aí que entra o OpenGround. A plataforma em nuvem da Seequent para gerenciamento de dados de subsuperfície, o OpenGround, rastreia cada teste de campo, amostra e resultado de laboratório, mostrando exatamente quais furos de sondagem serviram de base para quais modelos e quais análises foram executadas com base neles. Essa transparência é essencial para a colaboração, a responsabilidade e o aprendizado — especialmente em projetos de vários anos.

Mas bons dados não vêm apenas das investigações de hoje. O setor está despertando para o valor inexplorado contido em décadas de registros antigos. "Há uma grande movimentação em todo o setor", diz Grice, "para extrair informações de relatórios históricos de investigação geotécnica — às vezes armazenados em caixas e mais caixas de papel."

Quando feito corretamente, o retorno é substancial. Por exemplo, o Corpo de Engenheiros do Exército dos EUA usou recentemente o OpenGround para centralizar seus dados históricos de investigação de solo de 8.600 locais nos EUA, incluindo furos de sondagem, resultados de laboratório e dados de ensaios de penetração de cone. Isso representa aproximadamente 2,5 milhões de metros de exploração. O Corpo de Engenheiros agora possui um ativo de dados de meio bilhão de dólares que possibilitará economias futuras com perfurações mais direcionadas e reutilização de dados.

“Ter um bom conhecimento do subsolo é a forma de reduzir os riscos do seu projeto, e isso começa com bons dados.”

Carl Grice, líder de gestão de dados geotécnicos da Seequent

O tópico digital completo

Historicamente, a investigação geotécnica era uma sequência lenta e linear: estudo teórico, perfuração, ensaios de laboratório e, semanas ou meses depois, modelagem e análise. Às vezes, informações cruciais chegavam tarde demais para otimizar o projeto. "Mesmo hoje, alguns engenheiros geotécnicos ainda usam bloco de notas e caneta no local, o que, na era da computação em nuvem, considero notável", diz Grice.

"Os fluxos de trabalho conectados à nuvem nos permitem ser verdadeiramente iterativos, usando rapidamente resultados preliminares de laboratório para redirecionar a perfuração de teste e atingir as áreas de maior incerteza no local", afirma. "Esse tipo de adaptabilidade simplesmente não existia há uma década."

Esse é o objetivo do ecossistema Bentley-Seequent: mover dados geológicos verificados de forma integrada por meio de modelagem geológica, projeto e construção, sem a perda de dados ou suposições conservadoras que podem surgir quando as disciplinas trabalham isoladamente.

Nem todos os projetos utilizam todas as ferramentas da Bentley, mas o fluxo de trabalho completo demonstra o que é possível. O OpenGround e o Leapfrog Works, softwares de modelagem geológica 3D, mantêm uma imagem em constante evolução do subsolo. O Plaxis, software de engenharia geotécnica, e o GeoStudio, para análise de solos e rochas, utilizam esse modelo para simular o comportamento — incluindo interação solo-estrutura, escavações em etapas e efeitos das águas subterrâneas. Esses resultados alimentam o STAAD, aplicativo de análise estrutural, para detalhamento estrutural. Enquanto isso, o software de entrega de construção digital SYNCHRO alinha a sequência de construção, e o iTwin, plataforma de gêmeos digitais da Bentley, fornece uma visão que permite que todos trabalhem com base na mesma verdade.

“Esta é uma extensão natural da filosofia do Building Information Modeling (BIM)”, afirma McLarin. “Ao integrar diferentes disciplinas em um mesmo ambiente, engenheiros geotécnicos e civis podem trabalhar em ciclos mais curtos.”

Na Universidade de Hokkaido, no Japão, por exemplo, pesquisadores criaram recentemente um fluxo de trabalho que integra modelos estruturais do STAAD com análises geotécnicas no Plaxis, permitindo que eles insiram cargas estruturais diretamente na análise do subsolo para avaliar diretamente a interação solo-estrutura. Essa integração estreita entre as capacidades da engenharia civil e geotécnica resultou em um processo de troca de dados 90% mais eficiente — o tipo de validação rápida de projeto que os projetos de infraestrutura de ritmo acelerado exigem cada vez mais.

Em Madri, a extensão da Linha 5 do metrô está em andamento, com um custo estimado em € 181 milhões. A extensão precisa construir um novo túnel passando por um túnel de metrô existente e um aterro de rodovia — com menos de 3 metros de altura livre no ponto mais estreito. Inicialmente, foi proposto um método mais lento e conservador. Mas, ao unir engenharia geotécnica e civil em uma única plataforma digital, os engenheiros utilizaram o Plaxis 3D para modelar mais de 400 etapas de construção e validaram com segurança uma abordagem mais segura e eficiente. Esse profundo conhecimento do solo protegerá a infraestrutura existente de Madri, reduzirá custos e emissões de carbono e manterá o projeto dentro do cronograma.

Os engenheiros utilizaram o Plaxis 3D para a modelagem do terreno e o planejamento estrutural do projeto da Linha 5 do Metrô de Madri.

O projeto da Linha 5 do Metrô de Madri demonstra como a integração precisa entre modelagem do solo e planejamento estrutural pode viabilizar soluções mais seguras e eficientes, mesmo em ambientes complexos e de alto risco.

“Toda infraestrutura começa com o solo. Isso sempre foi verdade”, afirma McLarin. “O que está mudando agora é nossa capacidade de manter essa verdade conectada, abrangendo todas as etapas, desde a investigação do local até o projeto, a construção e além.”

Para as equipes de engenharia que adotam essa mentalidade, a recompensa vai além da velocidade ou da economia, diz Grice. Trata-se de clareza. “Se você tem confiança na sua análise do subsolo, então você tem confiança no seu projeto, o que significa que, em última análise, você está construindo uma infraestrutura melhor.”

E ninguém está em melhor posição para ajudar a construir esse futuro conectado para a infraestrutura, desde a primeira perfuração até a conclusão da obra, do que a Bentley.

Sean O’Neill é um editor, jornalista e comunicador científico experiente. Ele trabalhou por 14 anos na New Scientist, onde atuou como editor de pessoas. Sean escreveu para o Google DeepMind, foi responsável pela comunicação do Centro de IA em Medicina da Universidade de Cambridge e trabalhou como redator científico para o Instituto Alan Turing em Londres. Você também pode encontrar artigos e perfis sobre IA de autoria dele no blog da Bentley.