Previsão de utilização usando um modelo de aprendizagem automática

Esta funcionalidade está disponível para modelos de ligação paramétricos selecionados incluídos no conjunto predefinido do IDEA StatiCa. Na versão 26.0, apenas um número limitado de modelos suporta a previsão, mas a cobertura será gradualmente expandida em versões futuras.

Para os modelos suportados, a utilização prevista é apresentada diretamente na cena, fornecendo feedback imediato sobre a capacidade esperada da configuração atual. O valor apresentado representa uma estimativa gerada por um modelo de aprendizagem automática.

O método de previsão

A utilização prevista baseia-se num modelo de aprendizagem automática treinado com um grande conjunto de dados de variantes de ligação pré-calculadas. Para cada modelo paramétrico suportado, dezenas de milhares de modelos com diferentes combinações de parâmetros foram gerados automaticamente.

Todos estes modelos foram totalmente calculados utilizando a análise padrão do IDEA StatiCa Connection. Com base nos resultados, foi treinado um modelo de aprendizagem automática para prever a utilização do modelo para novas combinações de parâmetros que não tinham sido explicitamente calculadas previamente.

Esta abordagem fornece uma estimativa rápida da utilização da ligação sem necessidade de executar um cálculo completo após cada alteração de parâmetro.

Como a previsão é avaliada

Para cada modelo paramétrico suportado, o modelo de aprendizagem automática considera a geometria e os parâmetros do modelo, juntamente com as componentes de carga aplicadas durante o treino.

Quando o utilizador modifica um parâmetro do modelo (por exemplo, espessura da chapa, dimensão do parafuso ou distâncias às bordas), a utilização prevista é atualizada imediatamente. Isto permite ao utilizador avaliar rapidamente se a configuração atual está mais próxima ou mais afastada da capacidade esperada.

Os benefícios para o utilizador da utilização prevista

Graças à utilização prevista, o utilizador pode otimizar a configuração da ligação sem executar repetidamente o cálculo completo. A previsão fornece feedback instantâneo durante as alterações de parâmetros.

Quando o utilizador estiver satisfeito com a utilização prevista, a verificação final deve ser sempre realizada executando o cálculo padrão de tensão-deformação. Apenas o resultado calculado representa a verificação normativa efetiva de acordo com a norma selecionada.

Esta abordagem acelera significativamente o processo de dimensionamento, uma vez que deixa de ser necessário verificar por cálculo cada variante de projeto intermédia.

Previsão apresentada na cena

Se estiverem definidos múltiplos efeitos da ação no projeto, a utilização prevista apresentada na cena corresponde sempre ao efeito da ação em que a ligação atinge a utilização mais elevada. As previsões para outros efeitos da ação não são apresentadas simultaneamente.

Da mesma forma, quando dois ou mais modelos paramétricos são utilizados num único modelo de ligação, a utilização prevista apresentada na cena representa o modelo mais utilizado, e não a utilização da junta como um todo, porque a interação entre os modelos combinados não é tida em conta.

As utilizações previstas para modelos individuais podem ser consultadas selecionando cada modelo separadamente. Isto permite ao utilizador avaliar a utilização estimada de cada modelo de forma independente, tendo em conta que o valor apresentado não representa o comportamento combinado de todo o modelo de ligação.

Limitações

A utilização prevista destina-se a fornecer uma estimativa rápida durante o dimensionamento da ligação. Ao interpretar o valor apresentado, é importante compreender os pressupostos utilizados durante o treino do modelo de aprendizagem automática e as limitações inerentes que deles resultam.

As seguintes limitações aplicam-se à utilização prevista:

 1  Considerações sobre as ações

• Componentes de carga limitadas – O treino de cada modelo incluiu apenas duas componentes de carga (por exemplo, Vz e My), com casos de ancoragem treinados para três componentes. Outras componentes de carga não são consideradas para a previsão. Se estas componentes forem determinantes para o comportamento da ligação, a utilização prevista pode diferir significativamente do resultado calculado.
• Apenas o elemento ligado – A previsão considera apenas as cargas aplicadas ao elemento ligado. As cargas que atuam no elemento de suporte não são incluídas. Quando o elemento de suporte está significativamente carregado, o resultado calculado pode ser substancialmente menos favorável do que a previsão.

2  Pressupostos de modelação

• Soldaduras de topo (CJP) assumidas – Os modelos foram treinados assumindo soldaduras de topo (CJP). A dimensão da soldadura não é, portanto, refletida na utilização prevista. Se a capacidade da soldadura for determinante, a previsão pode diferir significativamente do resultado calculado. O dimensionamento automático de soldaduras com sobrerresistência, para resistência total, ductilidade mínima ou estimativa de capacidade está disponível no menu de contexto do item de projeto.
• Definições de projeto predefinidas obrigatórias – A utilização prevista oferece resultados fiáveis apenas se as definições do projeto corresponderem às utilizadas durante o treino. Isto significa que devem ser utilizadas as definições de Projeto predefinidas, em particular, os coeficientes de segurança, as definições de malha, os comprimentos predefinidos e a divisão em segmentos.

3  Disponibilidade

• Apenas para normas de dimensionamento EN e AISC.
• Apenas quando a análise Tensão–Deformação está selecionada.
• É necessária uma ligação à Internet.
  

4  Modificações ao modelo

• Separador Programador e alterações ao esquema estrutural – Se o utilizador modificar o modelo no separador Programador (por exemplo, removendo parâmetros, alterando limites de parâmetros) ou selecionar um elemento de suporte diferente, a previsão fica indisponível. Nestes casos, o algoritmo não consegue controlar em que medida a ligação modificada difere do modelo original treinado.
• Alterações geométricas – Algumas alterações geométricas ainda não são refletidas na utilização prevista. Por exemplo, a alteração do ângulo ou da excentricidade do eixo do elemento ligado não é tida em conta e, nestes casos, a utilização prevista pode diferir significativamente do resultado calculado.
• Operações adicionais – Se for adicionada uma operação adicional ao modelo (por exemplo, um enrijecedor), a utilização prevista continuará a ser apresentada, mas o efeito dessa operação não está incluído na previsão.
  

5  Múltiplos modelos

• Quando múltiplos modelos são utilizados num único modelo de ligação, a utilização de cada modelo pode ser prevista separadamente. No entanto, a interação mútua entre eles não é considerada.

Nota final

A utilização prevista deve ser sempre entendida como uma estimativa. As ferramentas de aprendizagem automática não podem substituir um cálculo estrutural completo realizado por um engenheiro.

A previsão pode proporcionar poupanças de tempo significativas durante a otimização da ligação, permitindo uma comparação rápida de diferentes configurações de parâmetros.

As limitações enumeradas serão gradualmente reduzidas à medida que o processo de aprendizagem automática e os conjuntos de dados de treino forem sendo expandidos. Ao mesmo tempo, o número de modelos paramétricos suportados com funcionalidade de previsão continuará a aumentar.