Modelo do MIT reduz em até 90% o uso de materiais em projetos de construção civil

Um novo modelo computacional desenvolvido por pesquisadores do MIT permite a projeção de edifícios e pontes com a redução de até 90% dos materiais em casos específicos, mantendo a resistência estrutural. A ferramenta, detalhada na revista *Automation in Construction*, foca na otimização topológica aplicada a obras reais, buscando responder à necessidade de diminuir o uso de recursos como cimento, aço e madeira já na fase de planejamento.

O interesse na redução desses insumos é impulsionado pelo impacto ambiental do setor, visto que a produção global de materiais de construção foi responsável por mais de 7% das emissões totais de carbono em 2022. Embora a otimização topológica — técnica que calcula a distribuição de material para máxima eficiência e menor peso — já exista, a maioria dos projetos gerados por computadores resultava em geometrias complexas e conexões impraticáveis para a construção civil convencional.

Para solucionar esse impasse, o sistema do MIT integra restrições de fabricação desde a etapa inicial do cálculo. O algoritmo limita a quantidade de peças que podem ser unidas em um único ponto, define tamanhos mínimos para os componentes e estabelece ângulos mínimos entre os elementos. Essa abordagem garante que as estruturas projetadas sejam viáveis para fabricação, transporte e montagem pelos métodos utilizados pela indústria.

A professora de engenharia civil do MIT e autora principal do estudo, Josephine Carstensen, destaca que o avanço reside na interação entre a viabilidade construtiva, a escolha dos materiais e a otimização da estrutura, evitando a criação de formas impossíveis de serem executadas por contratistas.

O modelo opera com algoritmos de inteiros mistos, o que permite a utilização de madeira, aço ou a combinação de múltiplos materiais. Em vez de trabalhar com porcentagens, o sistema decide a aplicação exata de cada material em barras ou cabos, baseando-se nas propriedades mecânicas, na função estrutural e no impacto ambiental de cada recurso.

A eficácia da ferramenta foi testada com base na ponte Lockport, localizada próxima a Buffalo, em Nova York. Os pesquisadores desenvolveram versões da estrutura compostas exclusivamente de aço, apenas de madeira e modelos híbridos. Os testes revelaram que ajustes técnicos, como a alteração do tamanho dos componentes ou dos ângulos entre as peças, impactam diretamente a quantidade de material necessária e as emissões de carbono resultantes.

Zane Schemmer, estudante de doutorado em engenharia civil e ambiental e primeiro autor do trabalho, observa que estruturas inteiramente de aço oferecem alta resistência, mas podem não ser a melhor opção em termos de emissões. Da mesma forma, soluções apenas de madeira reduzem o carbono, mas podem não ser ideais em todos os aspectos técnicos. O objetivo do modelo é equilibrar a segurança, a facilidade de construção e a economia de materiais, etapa que a equipe pretende validar agora por meio de estruturas em escala.