Engenharia Civil

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    Aproveitamento de resíduos da indústria moveleira em materiais cimentícios: sustentabilidade ambiental, mecanismos de hidratação e desempenho tecnológico de pastas e argamassas
    (Universidade Federal de Viçosa, 2025-04-29) Gomes, Roziani Maria; Carvalho, José Maria Franco de; http://lattes.cnpq.br/3991593917221094
    Esse trabalho contribui de forma significativa para a ciência ao propor o aproveitamento de resíduos da indústria moveleira - cinza de cavaco de eucalipto e lodo de ETE, na formulação de argamassas industrializadas, em substituição parcial do cimento com foco na sustentabilidade ambiental e na eficiência tecnológica. Os resultados obtidos são inéditos quanto à caracterização físico-química e microestrutural desses resíduos, seus efeitos na hidratação e desempenho mecânico das misturas cimentícias, bem como na otimização de traços ecoeficientes. A originalidade do estudo está na abordagem integrada de caracterização, desempenho e sustentabilidade, aplicando técnicas avançadas e inéditas de análise para este tipo de resíduo. A pesquisa preenche lacunas importantes na literatura e abre novas perspectivas para destinação sustentável de resíduos industriais em escala real. Dentre os desafios enfrentados pela humanidade para alcançar uma condição de desenvolvimento sustentável encontra-se a geração e gerenciamento dos resíduos resultantes da atividade humana, com destaque para a atividade industrial. Dentre estas, a indústria da construção se apresenta como uma das mais impactantes, dados os consumos exorbitantes de matéria-prima e energia, além da geração de resíduos e emissões de gases de efeito estufa. A indústria moveleira, embora processe predominantemente material derivado da madeira, considerado renovável e de baixo impacto, também enfrenta uma geração crescente de resíduos, que precisam ser gerenciados de forma eficiente para evitar danos ao ambiente e custos elevados. Nesse contexto, essa pesquisa pretende avaliar a incorporação de resíduos da indústria moveleira na obtenção de argamassas industrializadas para assentamento de alvenarias e revestimento de paredes e tetos, sendo a cinza de fundo de caldeira e o lodo da estação de tratamento de esgoto industrial. Para tanto, estudos de interação com cimento Portland para avaliação dos efeitos dos resíduos na cinética de hidratação e formação de microestrutura foram conduzidos, assim como efeitos na reologia e desempenho mecânico de pastas e argamassas. De posse das informações, aditivos e adições foram avaliados para melhoramento das propriedades tecnológicas de interesse e estudos de otimização em traços de argamassas mistas foram conduzidos. Ao final, misturas ótimas foram selecionadas e validadas para a produção de argamassas industrializadas. Espera-se com essa pesquisa indicar a viabilidade técnica da incorporação dos resíduos escopo deste trabalho na obtenção de argamassas industrializadas, contribuindo assim com o desenvolvimento sustentável por meio da destinação adequada de rejeitos industriais e redução do consumo de matérias- primas não renováveis. Palavras-chave: resíduo da indústria moveleira; argamassa industrializada; matriz cimentícia ecoeficiente; cinza de fundo; lodo de ete.
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    Desenvolvimento de concretos sustentáveis com resíduos de construção e demolição como estratégia de sustentabilidade em campi universitários
    (Universidade Federal de Viçosa, 2025-04-25) Lopes, Gustavo José Rodrigues; Carvalho, José Maria Franco de; http://lattes.cnpq.br/3498912205829886
    O desafio da implementação de práticas sustentáveis nos campi universitários está na diversidade de vertentes relativas ao tema. O reconhecimento da importância de se implementar métodos que aproximem as Instituições de Ensino Superior aos Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS) é um grande passo no caminho para a conquista do objetivo. As diferentes experiências e desafios encontrados em instituições nacionais e internacionais são relatadas e discutidas, mostrando como o conhecimento adquirido pode auxiliar na compreensão e aplicação de ações para a implementação de práticas que levem a um campus mais sustentável e no caminho do processo de implementação dos ODS. A aplicação de práticas sustentáveis na construção civil é um dos meios de promover a sustentabilidade num campus e a reutilização de resíduos provenientes de obras e laboratórios surge como uma das formas de redução de impactos ambientais pelo descarte incorreto. A fabricação de elementos pré-moldados de concreto é amplamente utilizada na Universidade Federal de Viçosa (UFV) e, a implementação de metodologias para melhorar a ecoeficiência de seus produtos ao mesmo tempo que promove destinação adequada aos resíduos gerados no Campus é uma preocupação real. Foram realizadas as caracterizações dos resíduos de construção e demolição (RCD) e de laboratórios e, através do método de empacotamento das partículas propostos por Andreasen e modificado por Funk e Dinger, foram elaboradas propostas de dosagens com indicações de sustentabilidade das misturas. A projeção de traços utilizando o método de Andreassen modificado por Funk e Dinger, associados ao delineamento composto central, forneceu uma base sólida na elaboração de equações de previsão da consistência das misturas (Slump test) (R² = 0,98) e resistência à compressão axial aos 28 dias (R² = 0,82), para a criação de cartas de traços de variação dos consumos de cimento e água para diferentes teores de substituições de agregados naturais (miúdos e graúdos) por agregados reciclados de concreto. A associação dos métodos estatísticos com a análise do ciclo de vida dos concretos propostos traz uma ferramenta de dosagem rápida, de fácil utilização e de variabilidade de usos para o reaproveitamento de resíduos de construção civil. Palavras-chave: Sustentabilidade; Resíduos de construção e demolição; Cartas de traços.
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    Hydromechanical behavior of filtered iron ore tailings stacks: geotechnical characterization and numerical analyses
    (Universidade Federal de Viçosa, 2025-02-07) Dias Neto, Sérgio Leandro Scher; Silva, Taciano Oliveira da; http://lattes.cnpq.br/0635516044938914
    The increasing demand for sustainable mining practices has established filtered tailings stacking as a safer and more environmentally responsible solution for managing iron ore tailings (IOT). However, its implementation is challenged by the inherent variability of tailings materials, environmental conditions, and operational factors. This study integrates experimental characterization and numerical modeling to investigate the hydromechanical behavior of silt-sized IOT, focusing on water retention, hydraulic conductivity, void ratio variations, material heterogeneity, and compaction efficiency. Experimental analyses of three representative IOT samples revealed the critical influence of tailings variability and void ratio on hydraulic behavior. Slight variations in particle size distribution significantly affected water retention and hydraulic conductivity. A dual-porosity model captured the effects of fine particle aggregation, while a strong linear relationship was observed between void ratio and water retention curve fitting parameters. Additionally, hydraulic conductivity decreased exponentially with reduced void ratio. Mineralogical characterization was carried out by X-ray diffraction (XRD), while microstructural analyses using scanning electron microscopy (SEM) coupled with energy dispersive spectroscopy (EDS) confirmed the distinctive bimodal pore structure of the materials, underscoring the importance of microstructure in controlling hydraulic behavior. Numerical simulations with fully coupled seepage-deformation models examined the impact of void ratio, tailings variability, and undercompaction on stack stability during construction under alternating weather conditions. Scenarios with lower void ratios effectively preserved matric suction and limited seepage, enhancing geotechnical stability despite material heterogeneity. In contrast, undercompacted scenarios, exacerbated by rainy periods, exhibited rapid saturation, perched water tables, and elevated pore pressures, significantly reducing the Factor of Safety (FoS), particularly during early construction stages. These findings highlight the critical role of precise compaction strategies in mitigating risks associated with tailings variability, environmental interactions, and seasonal rainfall. By integrating experimental and numerical approaches, this study provides a comprehensive framework for designing and evaluating filtered tailings stacks, addressing the complexities of unsaturated soil mechanics and ensuring safer waste management solutions. Keywords: iron ore tailings; filtered tailings; hydraulic behavior; unsaturated soil mechanics; numerical modeling; stability analysis
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    Integração da análise da distribuição espacial e tendência no processo de avaliação da acurácia posicional tridimensional com feições lineares
    (Universidade Federal de Viçosa, 2025-12-17) Barbosa, Lígia da Silva; Santos, Afonso de Paula dos; http://lattes.cnpq.br/7297379737107744
    Com o passar dos anos, houve um aumento expressivo no número de usuários não especializados que utilizam dados espaciais, levando-se à falta de controle de qualidade, resultando em erros e inconsistências. A acurácia posicional é um dos principais componentes avaliados no processo de controle de qualidade cartográfica, utilizando-se feições pontuais ou lineares, sendo que estas últimas fornecem informações geométricas mais detalhadas. No entanto, a verificação do padrão de distribuição espacial e a detecção de tendências de feições lineares em dados espaciais 3D ainda são temas pouco explorados nessa área. Assim sendo, o objetivo desta pesquisa foi criar métodos para identificar o padrão de distribuição espacial e efeitos sistemáticos no processo de avaliação tridimensional da acurácia posicional, utilizando feições lineares em produtos cartográficos, além de uma metodologia para avaliar a acurácia tridimensional com essas feições. O uso de feições lineares é justificado pela sua representatividade amostral e pela possibilidade de análise de características específicas. Em relação à análise do padrão de distribuição espacial utilizando feições lineares, é verificada a pouca exploração desta em análises bidimensionais (2D), e sem o conhecimento de estudos em análises tridimensionais (3D), o que é evidenciado pela falta de métodos desenvolvidos nessa área. Já a análise da tendência é necessária para verificar a presença de efeitos sistemáticos que podem prejudicar de forma expressiva a qualidade dos dados, como por exemplo, dificultando a integração de dados em banco de dados geográficos. Dessa forma, foram propostos métodos para avaliar a tendência na acurácia posicional tridimensional utilizando feições lineares, além de analisar o padrão de distribuição espacial em três dimensões. A partir disso, foi sugerida a criação de uma metodologia que possibilite a análise da acurácia posicional tridimensional com feições lineares de forma eficiente baseada nas normas brasileiras. Palavras-chave: acurácia posicional tridimensional; feições lineares; tendência; distribuição espacial; dados espaciais; controle de qualidade cartográfica; produtos cartográficos
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    Limiares de precipitação para ocorrência de deslizamentos em Belo Horizonte: análise espacial e influência de fatores condicionantes
    (Universidade Federal de Viçosa, 2025-07-09) Cortez, Bianca Nespoli; Marques, Eduardo Antônio Gomes; http://lattes.cnpq.br/5342961562164280
    Os movimentos de massas em encostas que estão diretamente ligados a um conjunto de fatores condicionantes como as características dos materiais geológicos, os processos geomorfológicos e as alterações antropogênicas. Os eventos associados a movimentos de massas provocados por chuvas aumentaram significativamente em quantidade e magnitude de impacto ao longo do tempo. Nesse contexto, Minas Gerais posiciona-se como o segundo estado brasileiro mais afetado economicamente, além disso, concentra o maior número de ocorrências registradas de movimentos de massa no Brasil. Dessa forma, determinar o limiar de chuva necessário para provocar deslizamentos é um problema de interesse científico, técnico e social. Sobretudo, é importante avaliar como o limiar pode variar de acordo com um conjunto de fatores condicionantes, tais como: geologia, declividade, alterações antropogênicas. Este estudo tem como objetivo definir limites objetivos de duração da chuva (E,D) para a ocorrência de movimentos de massas para a área urbana de Belo Horizonte (MG). Além de avaliar a influência da declividade e da geologia nestes limiares. A precipitação é o principal agente deflagrador de deslizamentos e, portanto, sua medição e observação é uma das ferramentas fundamentais para a compreensão, monitoramento e previsão destes eventos. A falta de uma série histórica de precipitação com dados espacializados em escala adequada é uma grande limitação para desenvolver estudos de gerenciamento de riscos. Este, portanto, deve ser o primeiro passo para viabilizar o cálculo dos limiares de chuva para ocorrência de desastres. Nesse sentido, foram utilizados dados de precipitação diária de 2012 a 2022, extraídos de uma rede de 56 pluviômetros localizados na área urbana de Belo Horizonte. Especificamente, foram avaliados os métodos de interpolação geoestatística: Krigagem Simples e Krigagem de Posto Fixo (FRK). Dentre esses dois preditores, o FRK obteve resultados mais robustos e homogêneos. A variância de krigagem foi utilizada para o cálculo das incertezas enquanto o FRK apresentou menor variabilidade na estimação da incerteza do que a Krigagem. Sequencialmente, os limiares de precipitação para ocorrência de movimentos de massas foram estabelecidos por meio do método estatístico frequentista e considerando um catálogo abrangente de 2.622 eventos. Os limiares para os níveis de probabilidade de excedência foram calculados com incertezas quantificadas. Além disso, uma análise estratificada investigou a influência de fatores condicionantes importantes: complexos geológicos e declividade. Os resultados indicam que a geologia modula significativamente os limites de precipitação. O domínio geológico do Supergrupo Minas (SM) apresentou o limite mais baixo e estatisticamente distinto. Em contrapartida, diferentes classes de inclinação, embora influenciem a densidade dos eventos, não produziram limites de precipitação estatisticamente diferentes. Esses resultados, fornecem uma base técnica crucial para o desenvolvimento de sistemas de alerta precoce mais eficazes e espacialmente diferenciados e para orientar estratégias de gestão de risco e intervenções de planejamento urbano em Belo Horizonte. Palavras-chave: deslizamentos; limiares; interpolação; desastres
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    Análise numérico-experimental do efeito do confinamento do concreto em ligações mistas com conectores do tipo bloco
    (Universidade Federal de Viçosa, 2025-03-14) Parassen, Paloma Renata; Veríssimo, Gustavo de Souza; http://lattes.cnpq.br/0782025312021830
    Este trabalho consistiu em um estudo a respeito do comportamento de um conector de cisalhamento de aço tipo bloco quando aplicado em situações em que o concreto ao seu redor está sob confinamento. O estudo teve como inspiração o desenvolvimento de uma solução para a ligação de uma estrutura híbrida de um estádio de futebol construído em Belo Horizonte, Minas Gerais. Para isso, realizou- se um programa experimental e uma análise numérica por meio do Método dos Elementos Finitos. O programa experimental contou com a execução de seis modelos constituídos por um tubo de aço preenchido por concreto, contendo em seu interior uma chapa com os conectores de aço tipo bloco soldados nela. Os modelos foram fabricados e ensaiados de acordo com a metodologia de ensaio denominada plug-in, uma maneira alternativa ao ensaio padrão do EC4 (EN 1994-1-1:2004) para caracterização de conectores de cisalhamento. Foram estudados modelos com uma e com duas linhas de conectores. Com os resultados experimentais, calibrou-se um modelo numérico capaz de representar o comportamento observado no experimento. Assim, foi possível identificar e investigar com maior profundidade os modos de falha ocorridos. Para os modelos com uma linha de conectores, notou-se que a falha se deu no aço do conector. Para os modelos com duas linhas de conectores, atribuiu-se a falha a um desplacamento do concreto abaixo do conector inferior. Por fim, uma investigação numérica foi feita para avaliar a influência de cinco parâmetros no comportamento da conexão, sendo eles: comprimento, largura e altura do conector, cobrimento de concreto e resistência à compressão do concreto. Foram analisados 225 modelos, dos quais 102 sofreram falha no aço e 123 modelos foram avaliados segundo um critério de força máxima obtida para um deslizamento limite. Os resultados numéricos foram utilizados para a proposição de modelos de cálculo semiempíricos para a predição da capacidade resistente da conexão, para cada um dos critérios de falha estipulados. Conclui-se, de maneira geral, que o confinamento do concreto proporcionado pelo tubo de aço aumenta a resistência à compressão do concreto e melhora a ductilidade da conexão, pois atrasa o processo de fissuração do concreto. Palavras-chave: conector de cisalhamento; estruturas híbridas; concreto confinado; ensaio plug-in
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    Estimativa de velocidades a partir de séries temporais posicionais para atualização temporal de coordenadas: avaliação integrada de métodos e tratamento de dados
    (Universidade Federal de Viçosa, 2025-11-19) Freitas, Krisley Xavier Soares de; Dal Poz, William Rodrigo; http://lattes.cnpq.br/8587118190461454
    Esta pesquisa teve como objetivo analisar a influência que outliers presentes em séries temporais posicionais exercem nas velocidades estimadas a partir destas séries, assim como realizar a otimização do processo de estimativa de velocidades, indo desde a obtenção das séries com um software desenvolvido (GPTS Downloader) até a interpolação espacial das velocidades para pontos de interesse. A partir de séries de 20 anos de dados de 113 estações dos Estados Unidos, estimou- se a velocidade dessas estações, atualizaram-se suas coordenadas e calcularam-se as discrepâncias planimétricas em relação às coordenadas de referência. Empregando séries temporais de dados reais, que refletem a complexidade e a variação natural intrínseca da Terra, verificou-se que a remoção de outliers das séries não apresentou impacto significativo nas discrepâncias planimétricas finais. Ou seja, as velocidades não se mostraram sensíveis aos outliers das séries das quais são estimadas. Analisando técnicas de estimativa de velocidades, verificou-se que os métodos baseados nos mínimos quadrados são intercambiáveis, uma vez que seus resultados mostraram diferenças desprezíveis para esta finalidade. As velocidades estimadas com a regressão linear simples e o MIDAS (Median Interannual Difference Adjusted for Skewness) também foram similares para a maioria das estações, mas o MIDAS apresentou resultados significativamente piores em algumas séries com saltos. No que se refere às multivelocidades, não foi possível prever quando ou qual multivelocidade de período uniforme apresentará melhores resultados que a monovelocidade. No entanto, para séries com saltos ou mudanças de tendência, a multivelocidade com períodos distintos permite uma melhor adequação de cada segmento ao comportamento das séries, reduzindo a discrepância após a atualização das coordenadas. Em relação à interpolação, por apresentar os resultados mais consistentes entre os métodos analisados, a interpolação por Funções de Bases Radiais se mostrou o método mais confiável para ser empregado em velocidades estimadas a partir de séries temporais. Dessa forma, mesmo analisando regiões de alta atividade sísmica, foi possível atualizar coordenadas por 20 anos com baixas discrepâncias planimétricas, apresentando resultados superiores aos dos modelos de velocidades convencionais, mesmo após interpolação.Palavras-chave: geodésia; GPS; outlier; velocidades geodésicas; série temporal posicional
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    Potencial de liquefação de solos residuais de xisto com base em ensaios in situ e laboratoriais e modelagem numérica de descaracterização de uma barragem de terra
    (Universidade Federal de Viçosa, 2025-10-03) Morais, Tamires Souza; Marques, Eduardo Antônio Gomes
    Esta dissertação investiga o potencial de liquefação estática em solos residuais de xisto localizados na fundação de uma barragem de rejeitos alteada a jusante, situada no Quadrilátero Ferrífero, em Minas Gerais. O estudo adota uma abordagem integrada, combinando ensaios laboratoriais, ensaios de campo (CPTu) e modelagem numérica com o modelo constitutivo NorSand, fundamentado na Mecânica dos Solos dos Estados Críticos. A pesquisa é estruturada em três níveis metodológicos, conforme proposta de Morrison (2022): i) análise de ensaios CPTu; ii) avaliação de ensaios triaxiais drenados e não drenados; e iii) simulações numéricas do comportamento tensão-deformação durante um processo hipotético de descaracterização da barragem. Os resultados dos ensaios laboratoriais indicam que o solo residual apresenta comportamento majoritariamente dilatante, com resposta frágil pós-pico e colapso estrutural sob saturação. A análise dos ensaios CPTu revelou resistência global elevada e comportamento majoritariamente dilatante, com exceção de um perfil que apresentou resposta contrátil e possível mobilização não drenada. A modelagem numérica com o modelo NorSand demonstrou coerência com os dados experimentais, embora tenha exigido ajustes nos parâmetros de dilatância e acoplamento volumétrico para representar adequadamente o comportamento do solo residual. A avaliação do estado de tensão em relação ao estado crítico indicou que os níveis atuantes na fundação estão abaixo do limiar de instabilidade por liquefação estática, sugerindo que o solo não se encontra em condição crítica. Conclui-se que, nas condições analisadas, o solo residual não é suscetível à liquefação estática. Esses resultados contribuem diretamente para segurança geotécnica de estruturas no Brasil, fornecendo evidências de que, mesmo sob cenários hipotéticos de esvaziamento rápido e alteração estrutural, o solo residual analisado mantém comportamento estável. Palavras-chave: barragens; solo residual; liquefação; parâmetros NorSand; estado crítico; descaracterização de barragens.
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    Uma avaliação do esquema de dados Industry Foundation Classes aplicado a modelos de pontes no contexto da infraestrutura brasileira
    (Universidade Federal de Viçosa, 2025-03-14) Antunes, Maria Luisa Ribeiro; Ribeiro, José Carlos Lopes; http://lattes.cnpq.br/2222999085525758
    A indústria da construção civil é caracterizada por alto nível de fragmentação. Um único projeto pode demandar inúmeras soluções (modelos Building Information Modeling – BIM), que são desenvolvidas por diversos atores e suas respectivas ferramentas (software). Neste cenário, a eficácia dos processos de colaboração multidisciplinares fica diretamente relacionada à qualidade das trocas de informações realizadas ao longo do ciclo de vida do projeto. Para que esses fluxos ocorram em um alto nível semântico, os software devem aderir a uma estrutura de dados comum, uma vez que não existe um único software capaz de ofertar uma solução completa. O esquema de dados Industry Foundation Classes – IFC foi desenvolvido para viabilizar esta demanda através da interoperabilidade por padrão aberto (OpenBIM), evoluindo exponencialmente e agregando relevante valor a cada nova versão. No entanto, apesar deste avanço, a interoperabilidade neutra ainda representa um desafio significativo para a colaboração eficaz entre gestores e profissionais BIM. Concernente à este obstáculo, o objetivo geral desta pesquisa é identificar as entidades do esquema IFC que respondem à especificação de dados característicos de modelos de pontes, uma vez que estas estruturas refletem uma demanda prioritária, à luz do Decreto Federal 10306 (2020). Constructos foram desenvolvidos e validados através do método Design Science Research – DSR, a partir do estudo profundo do esquema IFC visando solucionar as lacunas identificadas. A implementação prática dos artefatos foi analisada no espectro da verificação automática Information Delivery Specification - IDS, demonstrando que a demanda vivenciada pela governança brasileira pode ser beneficiada também por este recurso. Os artefatos produzidos representam soluções tanto para os gestores de pontes quanto para profissionais BIM, de forma ampla, já que podem ser facilmente replicados. Palavras-chave: ciclo de vida; interoperabilidade; openbim; industry foundation classes; pontes; information delivery specification
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    Uma avaliação do IFC para representação de modelos para análise estrutural de pontes
    (Universidade Federal de Viçosa, 2025-03-31) Duarte, Matheus do Nascimento; Ribeiro, José Carlos Lopes; http://lattes.cnpq.br/3533002713242955
    O avanço do Building Information Modeling (BIM) tem impulsionado mudanças significativas na indústria da Arquitetura, Engenharia, Construção e Operação (AECO), especialmente no setor de infraestrutura. No entanto, a modelagem de pontes para análise estrutural ainda enfrenta desafios relacionados à interoperabilidade e à organização das informações no esquema Industry Foundation Classes (IFC). Esta dissertação investiga a aplicação do IFC 4.3 na criação de modelos de pontes, explorando soluções que possibilitem a representação de geometrias, propriedades físicas e carregamentos estruturais. O estudo desenvolve um framework para a criação de modelos IFC voltados à análise estrutural de pontes, abordando a estruturação de informações para garantir compatibilidade com o princípio OpenBIM. Além disso, é proposta uma metodologia para a instanciação IFC de veículos-tipo e cargas móveis, considerando sua integração com modelos analíticos. A pesquisa também discute as limitações semânticas do IFC para representar certos elementos estruturais e a carga móvel, e sugere direções para aprimoramentos futuros, especialmente no contexto de novos desenvolvimentos. Os resultados obtidos reforçam a importância do BIM na infraestrutura e apontam caminhos para o aprimoramento da interoperabilidade e da eficiência na troca de informações em modelos de pontes. O trabalho contribui consolidando diretrizes para a aplicação do IFC 4.3 e fornecendo subsídios para futuras melhorias no esquema de dados. Palavras-chave: IFC; interoperabilidade; pontes; análise estrutural