3.5 Aplicação do BIM

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1 3.5 Aplicação do BIM A indústria da Construção civil, mais precisamente a área de AEC Arquitetura, Engenharia e Construção são consideradas ineficientes e cheias de desperdícios, e ainda agravada por fatores tais como: - Designers e construtores adotam novas tecnologias lentamente; - Práticas antiquadas e desacreditadas; - Produtividade em AEC declinou apesar dos ganhos de manufatura. Os computadores são pouco utilizados nas fases da construção e quando são utilizados: - utiliza-se CAD 2D, simulando o desenho em prancheta; - não há esforço para melhorar práticas e padrões. Deseja-se: - o uso do CAD 3D e tecnologias WEB; - integração de ferramentas WEB com o processo de projeto, construção e documentação. Com o BIM: - adotar práticas e ferramentas 3D em sua totalidade; - modificar todo o processo da construção interferindo até na fabricação; - banco de dados e informações confiáveis no ciclo de vida da edificação. 40

2 Pré-requisitos do BIM: a) DIGITAL permite simulações no projeto e na construção, não é uma mera representação gráfica; b) ESPACIAL três dimensões para representar todos os componentes da edificação, permitindo simulações e processos complexos; c) COMENSURÁVEL Dimensões, quantidades e totalização; d) COMPREENSÍVEL Propósito do design, aspectos de desempenho dos sistemas da edificação, construtibilidade no espaço e tempo, composição de custos; e) ACESSO de toda a equipe AEC, proprietários e usuários, interoperabilidade entre as plataformas de hardware e software, simples e interface intuitiva possibilitando uma gama de representações e mídias para visualização dos dados; f) DURÁVEL Projeto e planejamento, fabricação e construção, operação e manutenção. Poucas são as empresas que seguem os seis itens considerados essenciais para a mudança de paradigma na indústria da construção. Esses critérios foram apresentados no Web3D 2007 Symposium, de 15 a 18 de Abril de 2007, Universidade de Perugia, Umbria, Itália. 41

3 O BIM utiliza: Visualização de todo o Projeto Utilizado por designers e construtores para comunicação do foco do projeto: - Dentro da equipe de projeto; - Para proprietários e usuários finais; - Para divulgação. A visualização do projeto é histórica, desde o papel, quadros com pinturas, maquetes e mais recentemente por simulações digitais em computador que permitem andar pela edificação. Hoje, técnicas como a projeção estereoscópica entra na realidade virtual, ou seja, por meio de óculos e luvas especiais, tem-se a sensação de estar efetivamente dentro do projeto. Figura 3.12 Edifício Vitality comercializado pela Lopes. Acesso em 2/12/2008, disponível em; Figura 3.13 Realidade virtual Acesso em 2/12/2008, disponível em: lancamento/lps/klabin-segall-s-a/sp/sao-paulo/leste/vila- prudente/apartamento/vitality/255 42

4 3.5.2 Projeto Assistido e Inspeção - Análise e testes de métodos e processos; - Garantia de construção de acordo com o planejamento e os custos; - Erros na omissão da documentação de projeto no BIM não ocorre; - Alternativas, preservando o propósito do projeto. Fornecedores devem estabelecer regras de colocação e inspeção de seus produtos e serviços, de forma a preservar a qualidade de todo o empreendimento. A documentação do projeto não é constituída apenas por desenhos e memoriais descritivos, deverá incluir também manuais de instalação, ensaios necessários e folhas de medição e inspeção após o término do serviço. Figura 3.14 Metrô Vila Sônia, ensaios de estanqueidade da caixilharia Acesso em 3/12/2008, disponível em: A qualidade do empreendimento como um todo é proporcional a qualidade de cada item nele inserido. 43

5 3.5.3 Planejamento do canteiro de obra e utilização do espaço Toda a área do terreno que irá receber a edificação deverá ser utilizada obedecendo a critérios de segurança, facilitando o trânsito em seu interior bem como no entorno e divulgando previamente situações temporárias como perigo ou obstrução de via. Construtora: - facilidades propostas e existentes; - acesso ao canteiro de obras; - segurança e saídas de emergência; - escavações; - escoramento; - Retirada de água; - Guindastes e gruas; - zonas de descarga de materiais. Preocupação com o entorno: - divulgação de situações perigosas ou incômodas; - prevenir trabalhos subterrâneos sem segurança; - manter o planejamento em dia. Figura 3.15 Modelo de canteiro de obras feito no SketchUp Google armazém 3D 44

6 D Planejamento e seqüência da construção O projeto arquitetônico 3D deverá incluir a previsão de início e término de cada atividade em forma de cronograma, possibilitando: - visualizar o planejado; - identificar falhas; - otimizar o espaço do canteiro de obras; - trocar operários que não se informam do planejamento. O modelo 4D é assim denominado por incluir o modelo 3D e a 4ª dimensão: o tempo D Estimativa de custos A estimativa de custos, a 5ª dimensão, associada ao projeto interligado ao banco de dados de custos de componentes e serviços. Permite: - BIM mais estimativa de custos; - modelo permite pesquisa de quantidade de material e componentes; - quantidades ligadas direto ao banco de dados de custos; - custos envolvidos em mudança de projeto podem ser identificados imediatamente. Rápida previsão de discrepâncias e despesas imprevistas. Figura 3.16 Acesso em 3/12/2008, disponível em: 45

7 3.5.6 Integração de subcontratos e fornecedores Os Subcontratados e fornecedores contribuem com detalhes no modelo: - Dados do produto; - Detalhes de fabricação; - métodos de instalação; - dados do modelo altamente detalhado. Desse modo é possível prever treinamento, minimizando custos com perdas ou instalações impróprias Coordenação dos sistemas Como o BIM precisa de todos os dados, relativos ao planejamento e custos dos componentes e serviços, muitas situações serão visualizadas ainda em projeto, possibilitando alterações ou correções. Haverá: - Detecção de discrepâncias: equipamento, fixações, tubulações, fiações, conduítes, componentes estruturais, detalhes arquitetônicos; - BIM checa uma gama de conflitos antes da instalação em campo; - Redução de 80% das questões e conflitos em campo. 46

8 3.5.8 Layout e trabalhos de campo O BIM permite a obtenção de qualquer desenho de apoio, conforme necessidades de visualização: - uso do modelo para assistência no layout; - desenhos de apoio: extração de vistas ou cortes 2D, detalhados e dimensionados, com qualidade e confiabilidade; - vistoria automática: cotas e coordenadas norte e leste aplicadas diretamente nos equipamentos de inspeção. Agiliza investigação de problemas e/ou dúvidas de campo Pré-fabricação Esta tendência ocorre cada vez mais em países desenvolvidos. A pré-fabricação visa a qualidade e uniformidade dos materiais e componentes bem como a rapidez na execução. O layout do canteiro de obra também é otimizado: planejamento de entrega e colocação de itens pré-fabricados. São: - elementos repetitivos; - com menos conexões, trabalho e programação; - maior qualidade e consistência. Figuras 3.17, 3.18, 3.19 Nova geração de pré-fabricados Acesso em 3/12/2008, disponível em: 47

9 Operação e manutenção A operação e manutenção de uma edificação após sua entrega deverá ter acesso ao BIM pois nele se encontram todas as informações necessárias a perfeita utilização e manutenção das facilidades do edifício. Também deverá prever: - A atualização do BIM durante a construção criando as-built ; - geometria ligada a texto e informações no equipamento e manuais de manutenção; - o modelo fica sendo referência para o gerenciamento da edificação. O acesso aos manuais e procedimentos de operação e manutenção dos componentes da edificação, também irão permitir o treinamento de pessoal incluso neste tipo de atividade. Figura 3.20 Operação e Manutenção de Edifícios. Acesso em 8/12/2008, disponível em: Fonte: Web3D 2007 Symposium, de 15 a 18 de Abril de 2007, Universidade de Perugia, Umbria Itália. 48

10 3.6 Projeto Colaborativo Digital O projeto de uma edificação entra, atualmente, na fase da documentação da construção (CD Construction Documentation). Existe uma equipe de diferentes disciplinas de projeto, trabalhando simultaneamente na concepção de uma edificação, a partir da concepção inicial gerada pelo projeto arquitetônico. Empresas vão se associando a outras, cada qual em sua área de eficácia, para atingir um único objetivo: uma edificação de qualidade, eficiente e que preserve o meio ambiente, construída durante o período planejado e com custos previstos. Várias atividades correm paralelamente no planejamento. A partir do building model gerado pelo arquiteto, o engenheiro de instalações e o de estruturas iniciarão seus respectivos detalhamentos simultaneamente, enquanto por outro lado o proprietário inicia a documentação necessária para a liberação da construção, estabelece concorrências para cada item necessário, locação de equipamentos, sem esquecer a estimativa de tempo e custos. Como esse volume de informação sendo gerado, é necessário um sistema que atenda essa demanda com confiabilidade e rapidez. Se levarmos em consideração que todas essas informações irão transitar pela internet, teremos que nos preocupar com a segurança destes dados, a permissão de acesso de cada um, bem como essa complexa comunicação que crescerá exponencialmente. 49

11 Quadro 1- BIM multi-disciplinas no projeto colaborativo. Autodesk e associados. 50

12 Soluções para o Gerenciamento de Projeto colaborativo (COM Collaborative Project Management) procuram melhorar a comunicação permitindo a distribuição da informação orientada e confiável que vem do BIM, disponibilizando-a de forma apropriada aos participantes no processo da edificação. Apropriada, porque nem todos terão que acessar as mesmas informações com os mesmos formatos. Se um grupo utiliza o REVIT para acessar o BIM, não necessariamente todos deverão acessá-lo com o REVIT. Um arquivo DXF (data Exchange file - AutoDESK) por exemplo, é uma forma de distribuir informação de um projeto para qualquer pessoa que necessite ver, imprimir, ou acessar por qualquer propósito sem perda de informação e sem a necessidade de conhecer ou mesmo ter disponível o software com o qual o BIM foi construído. Essa característica é essencial nos dias de hoje já que nem todas as equipes que fazem parte das atividades da edificação se encontram próximas. Para que o BIM funcione perfeitamente é necessário INTEROPERABILIDADE. 51

13 Interoperabilidade Interoperability Definição (computer science) the ability to exchange and use information (usually in a large heterogeneous network made up of several local area networks); (computação) habilidade de trocar e utilizar informações (geralmente em grandes redes heterogêneas com várias redes locais (LAN s)). Em português essa palavra é considerada um neologismo. Ao se adotar a tecnologia BIM, utilizando softwares como o Revit, Bentley, ADT etc., a maior preocupação é com a troca de informações entre os participantes. Quanto maior for a inteligência do modelo virtual, mais importantes se tornam os dados que serão intercambiáveis entre todos os envolvidos. Desde a concepção, até após a construção, na operação e manutenção da edificação, esses dados serão utilizados por um grande número de pessoas. Ver quadro 2. No passado, a troca de dados entre diferentes sistemas CAD era feita gravando-se arquivos no formato.dxf (data Exchange file-autodesk), essa era a forma usual de troca de dados. Outra opção era o IGES (Initial Graphic Exchange Specification), inicialmente, utilizado somente em sistemas CAD baseado em Workstation RISC. 52

14 Quadro 2 Fatores que influenciam informações no banco de dados da Edificação. Desenvolvido pela parceria buildingsmartalliance, NIBS e IAI para National BIM Standard. Deke Smith, para o Dr. Francois Grobler, Washington DC,

15 Quadro 3 Influências x custos Desenvolvido pela parceria buildingsmartalliance, NIBS e IAI para National BIM Standard. Deke Smith, para o Dr. Francois Grobler, Washington DC,

16 Padrões de Interoperabilidade aberta Com a globalização, empresas de várias partes do mundo se associam para desenvolverem empreendimentos internacionais. A adoção do BIM em projeto colaborativo internacional implica na criação de normas de trabalho a serem seguidas de forma a compatibilizar informações. Esse dicionário de projeto pode ser traduzido pela IFC e IFC-BIM. Organizações internacionais se uniram para criarem essas padrões de informação: AIA, IAI, Erabuild, NBIMS estão trabalhando num dicionário universal: o IFD International Framework Dictionary, compatível com IFC. São padrões de interoperabilidade aberta: IFC, IFC BIM, NBIMS, Omniclasses, ISO, BuildingSmart. Omniclass A OmniClass Construction Classification System (Omniclass ou OCCS) é um novo sistema de classificação para a indústria da construção. É utilizado em muitas aplicações, da organização, biblioteca de materiais, literatura de produtos e informações de projeto, até prover uma estrutura de classificação para um banco de dados eletrônico. Incorpora outros sistemas e um só como base para muitas de suas tabelas: MasterFormat para resultados de trabalhos, Uniformar para elementos e EPIC (Electronic Product Information Cooperation) para estrutura de produtos. 55

17 Características da OmniClass: Sistema de classificação multifacetas. Conjunto de tabelas inter relacionadas para classificar objetos que descrevem ambientes construtivos de vários pontos de vista. Entradas nas tabelas podem ser combinadas umas com as outras para adicionar uma específica à classificação de um objeto. IFC modelling / XML Omniclass é constituído por 15 tabelas: 11 Entidades de Construção (por função) 12 Entidades de Construção (por forma) 13 Espaços (por função) 14 Espaços (por forma) 21 Elemento 22 Resultados de trabalho 23 Produtos 31 Estágios 32 Serviços 33 Disciplinas 34 Papel da organização 35 Auxílio aos Processos 41 Informação 42 Materiais 49 Propriedades 56

18 Exemplo: Tabela 11 Entidades de construção por função Definição: Significativa, unidades definidas do ambiente da construção constituída de espaços inter-relacionados e caracterizados por função. Sistemas herdados: IBC, BOCA, UBC, e outras classificações de código de ocupação da edificação; ISO IS : Tabela 4.2 Entidades da construção (por função ou atividade do usuário); Tabela 4.6 Edificações (construções complexas, entidades da construção e espaços por função e atividade do usuário); Uniclass Tabela D Edificações. Padrões ISO seguidos Normas ISO desenvolvidas para construção e novas normas criadas para troca de informações de projeto da construção civil: ISO TC59/SC13/WG2 (1988) ISO Technical Report (1994) Organization of Information about Construction Works ISO/IS Framework for Classification of Information ISO/PAS Framework for Object-Oriented Information Exchange 57

19 Problemas com a Interoperabilidade O que pode dificultar a interoperabilidade: Utilização do BIM em tempo real e interoperabilidade; Profissionais de AEC obcecados com a integridade dos dados; Inúmeros formatos de arquivos proprietário (desenvolvido para o proprietário). Funções da International Alliance for Interoperability (IAI) Building Smart Mission IAI é uma aliança de organizações dedicadas a tornar real uma mudança coordenada para aumentar a produtividade e eficiência na construção bem como facilitar o gerenciamento da indústria (Building Smart). Seus membros se engajam em programas da indústria nacional que objetam mudar a organização, o processo e a tecnologia da indústria. Organizações desta aliança são membros de CAPTERS (Clubes) regionais. Atualmente, IAI tem Chapters servindo a Austrália, China, países de língua francesa e alemã, Países Ibéricos, Itália, Japão, Coréia, America do Norte, Países nórdicos, Singapura e Inglaterra. 58

20 Seus objetivos: Patrocinar missão Building Smart, coordenando: Mudanças; Aumento de produtividade; Eficiência em AEC. Industry Foundation Classes (IFC e IFCxml) Open source (fonte aberta); Endossada pela ISO como especificação pública; Suportada pela maioria de aplicações CAD/BIM. Proprietários esclarecidos estão pedindo interoperabilidade e IFC. Nos EUA - US General Services Administration (GSA) Responsável por todos os prédios públicos federais (Casa branca etc.) Responsável pelo programa National BIM: IFC in

21 Troca de Informações / Mensagem A troca de mensagem implica num conceito com significado, formato (norma STEP) e informação a ser trocado através de um meio. Quadro 4 Interoperabilidade mensagem Desenvolvido pela parceria de buildingsmartalliance, NIBS e IAI para National BIM Standard. Deke Smith, para o Dr. Francois Grobler, Washington DC,

22 IFC Industry Foundation Classes Virtual building pieces Quadro 5 Item IFC Desenvolvido pela parceria de buildingsmartalliance, NIBS e IAI para National BIM Standard. Deke Smith, para o Dr. Francois Grobler, Washington DC,

23 Como é utilizado o IFC: IFCs não são visualizáveis por usuários de software. Usuários devem saber como trabalhar com IFC-BIM, ex. Saber como um determinado dado do projeto deve ser montado. Esse conhecimento é um importante resultado para o projeto. O dado IFC do modelo é utilizado pela indústria da tecnologia da informação e desenvolvedores de software para implementar e desenvolver compatibilidade de software, ferramentas e sistemas com IFC. Aplicações de software que suportam modelos IFC podem trocar e compartilhar dados com outras aplicações que também suportam modelos IFC. O escopo de troca é definido por um Model View ; uma subcategoria do modelo IFC relevante para a troca. Ex: Um software de modelamento estrutural trocando dados com um software de analise não necessita saber como trocar dados sobre simulação de energia. 62

24 3.7 Benefícios do BIM Antes da construção (proprietário) Facilita o planejamento da edificação e estimativa de custos; aumenta a qualidade e desempenho da edificação através de simulações e análise prévia Benefícios do Projeto: - Visualização do projeto antecipada; - Correção automática de todo o modelo quando um item é corrigido; - Possibilidades de geração de desenhos 2D a qualquer momento em qualquer vista conforme necessidade de visualização; - Colaboração antecipada de múltiplas disciplinas; - Estimativa de custos antecipada, durante o projeto; - Melhoria na eficiência energética e sustentabilidade Benefícios na Construção e fabricação: - Sincronizar projeto e planejamento da construção 4D-CAD requer ligação com objetos 3D do projeto, assim sendo é possível simular qualquer fase da obra num dado tempo; - Clash Detection Erros e omissões antes da construção, conflitos são identificados antes de ocorrerem em campo; 63

25 - Reação rápida a mudanças no projeto ou de campo; - O design model é utilizado para fabricação de componentes (shop model), representação precisa dos objetos a serem fabricados ou construídos; - Melhor implementação e técnicas de construção mais enxutas. Como o BIM fornece um modelo preciso da edificação, a quantificação de material e o planejamento também ficam precisos, no que se refere ao Just-in-time, ou seja, material, mão-de-obra e equipamentos chegam à obra na data certa para sua execução; - Sincronização do sistema de compra de materiais e serviços Benefícios após a Construção - Gerenciamento e operação da edificação são otimizados. O building model traz uma série de informações gráficas e não gráficas disponíveis por toda vida da edificação; - Integração entre a operação e o gerenciamento de sistemas. Com o BIM, toda a documentação técnica da edificação, gráfica ou não gráfica, que for corretamente atualizada durante a construção, se torna uma ferramenta poderosa para todas as atividades exercidas na edificação. Referência: EASTMAN, Chuck. BIM Handbook, capítulo

26 3.8 Softwares BIM Todos os softwares de CAD tradicionais têm em seu contexto de AEC aplicações que suportam BIM. Abaixo, encontra-se uma lista dos softwares que, atualmente, dominam esse mercado. Arquitetura - ArchiCAD - AutoCAD Architecture - Revit Architecture Gehry Digital Project - Vectorworks Architect (Nemetschek) - Bentley Architecture - DDS-CAD House Partner Estrutura - Tekla Structures - Bentley Structural - Allplan (Nemetschek) - StruCAD - ScaleCAD - ProSteel 3D 65

27 - Autodesk Revit Structure 2008 Sistemas - Building Services Mecânico, HVAC - Carrier E20-II HVAC System Design - MagiCAD - AutoCAD MEP - Bentley Building Mechanical System - DDS HVAC - Vectorworks Architect - ADT Building Systems - Autodesk Revit MEP Elétrica - Bentley Building Electrical System - DDS-CAD Electrical - Autodesk Revit MEP - Vectorworks Architect Tubulação (piping) - Vectorworks - ProCAD 3D Smart - Quickpen Pipedesigner 3D - Autodesk Revit MEP 66

28 Elevadores e escadas - Elevator 6.0 Planejamento (Site Planning) - Autodesk Civil 3D - Bentley Power Civil - Eagle Point s Landscape & Irrigation Design Construção - ArchiCAD Constructor and Estimator - DDS-CAD Building Materiais e Componentes - ERP systems Gerenciamento Facility Management - Bentley Facilities - ArchiFM - FMDesktop - Rambyg 67

29 Para aplicações como custo e planejamento, existe um grande número de aplicações, geralmente em um mercado muito menor e com funcionalidades específicas de cada País. Uma pesquisa feita, em Junho de 2007, com um grupo internacional de 5486 assinantes da AECbytes, na internet, 651 responderam como utilizam e avaliam soluções de BIM. Essa pesquisa foi patrocinada pela BENTLEY SYSTEMS, mas as questões foram neutras e elaboradas pelo autor do relatório. Desse total, 46% eram arquitetos, 9% engenheiros e 17% Gerentes de CAD/IT. Os assinantes são internacionais e interessados nas soluções BIM, como mostra a figura abaixo. Os três importantes critérios para a escolha da ferramenta BIM foram: - suporte total para produzir documentos da construção de forma que outra aplicação não seja necessária; - Objetos inteligentes os quais mantêm associatividade, conectividade e relação com outros objetos; - Disponibilidade de biblioteca de objetos. 68

30 70,00% 60,00% 50,00% 40,00% 30,00% 20,00% 10,00% 0,00% Soluções BIM % de Quadro 6: Utilização de Soluções BIM Avaliação dos assinantes internacionais do site AECbytes (Khemlani, 2007). Atualmente, dentro todos os softwares que contemplam BIM, o REVIT é o mais utilizado, quase 70%, seguido do ArchiCAD, 30%. Essa pesquisa foi elaboradas por usuários e assinantes internacionais da AECbytes, em O REVIT tem a vantagem de ser uma SUITE: Arquitetura, MEP (instalações) e estrutura e ainda um gerenciador de dados, trata-se de uma solução completa desenvolvida pela AutoDESK, EUA. 69

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