Preparação de obra apoiada no modelo BIM

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1 Preparação de obra apoiada no modelo BIM Estudo de caso prático aplicado a uma central de valorização energética de resíduos sólidos Daniel Santos da Silva Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Civil Orientadora: Prof.ª Dra. Alcínia Zita de Almeida Sampaio Júri Presidente: Prof. Dr. Augusto Martins Gomes Orientadora: Prof.ª Dra. Alcínia Zita de Almeida Sampaio Vogal: Prof. Dr. Nuno Gonçalo Cordeiro Marques de Almeida Outubro de 2015

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3 Resumo A indústria da Arquitetura, Engenharia e Construção (AEC) tem procurado novos métodos de trabalho de forma a incrementar o nível da organização das diferentes tarefas, apoiados no uso de uma vasta gama de softwares. No entanto, a maioria das ferramentas disponibilizadas apresenta duas grandes limitações, que o BIM procura ultrapassar: a capacidade de interoperabilidade entre sistemas e uma adequada estrutura dos dados requeridos nos diferentes processos, nomeadamente, uma sequência cronológica da geração de dados e um fácil e metodológico acesso à informação do empreendimento. O estudo desenvolvido evidencia, sobre a análise de um caso prático, que situações anómalas frequentes em obra podem ser reduzidas quando a gestão da obra é apoiada na metodologia Building Information Modeling (BIM). O caso de estudo selecionado refere-se a uma central de valorização energética de resíduos sólidos tendo a gestão da sua construção sido elaborada com o apoio de metodologias tradicionais. De forma a comparar esta metodologia com a metodologia BIM, foram identificadas situações reais e proposta a sua resolução por recurso a ferramentas BIM. Neste sentido procedeu-se à geração dum modelo BIM, dos diversos edifícios da empreitada, envolvendo as diversas especialidades, nomeadamente, estruturas e redes prediais. Sobre o modelo definiram-se estratégias de planeamento da produção da obra, efetuaram-se as alterações conforme a receção cronológica dos projetos das diversas especialidades e as provenientes do acompanhamento da obra em curso. A presente dissertação pretende contribuir para a divulgação do conhecimento e prática da metodologia BIM, com incidência na produção da obra. Palavras-chave: Building Information Modeling (BIM), Construção, Gestão de obra 3

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5 Abstract The industry of Architecture, Engineering and Construction (AEC) has sought new methods to increase the level of organization of the different tasks, supported in the use of a wide range of software. However, most of the available tools have two major limitations, which BIM seeks to overcome: the ability of interoperability between systems and an adequate structure of the data required in different processes, namely a chronological sequence of data generation and an easy and methodological access to enterprise information. The developed study evidence on the review of a case, that frequent anomalies in work may be reduced in the construction management when is supported by the methodology Building Information Modeling (BIM). The selected case study refers to a central energy recovery from solid waste in which its construction management was conducted with the help of traditional methods. In order to compare this type of management with a BIM methodology, were identified real situations and proposed a resolution supported by these new tools. Following these intentions, the developed BIM model, which included the buildings on the contract, as also several specialties, namely, structures and building networks. On the model defined from the work of production planning strategies, effected up changes as the chronological reception of the projects of the various products and those from the monitoring of ongoing work. This work aims to contribute to the dissemination of knowledge and practice of BIM methodology, focusing on the development of the construction. Keywords: Building Information Modeling (BIM), Construction, Construction management 5

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7 Índice Resumo... 3 Abstract... 5 Índice... 7 Índice de Tabelas Índice de Figuras Símbolos e abreviatura Introdução Considerações gerais Âmbito e objetivo Metodologia e estrutura da dissertação Building Information Modeling (BIM) Conceito e características Modelo de informação Objetos paramétricos Interoperabilidade Contextualização IFC Benefício da interoperabilidade Benefícios e limitações Modelos nd Curva de MacLeamy Benefícios associados às fases Contextualização BIM no ensino Disseminação de BIM BIM no contexto nacional Coordenação na elaboração de empreitadas Design-Bid-Build Design-Build Construction Management at Risk

8 Integrated Project Delivery Comparação entre metodologias Caso de estudo Caraterização do caso de estudo Descrição do projeto de construção Gestão da construção Gestão da construção com BIM Documentação Produção em obra Coordenação na elaboração da empreitada Aplicação do modelo BIM ao caso prático Receção de projetos por fases Redes prediais Organização Conflitos Enquadramento com os subempreiteiros Subempreitada das redes prediais Subempreitada de cofragem do edifício Bunker Subempreitada de corte e colocação das armaduras Outros casos Acoplagem de elementos Erro em desenho Interoperabilidade para manuseamento de dados Análise dos resultados Projeto Design-Build Redes prediais enterradas Subempreiteiros Outros casos Acoplagem de elementos Uso do modelo em obra

9 6. Conclusões Bibliografia Anexo Anexo

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11 Índice de Tabelas Tabela 1 Benefícios proporcionados por BIM durante a fase de pré-construção Tabela 2 benefícios proporcionados por BIM durante a fase de projeto Tabela 3 Benefícios proporcionados por BIM durante a fase de construção e fabrico Tabela 4 Benefícios proporcionados por BIM durante a fase de pós-construção/fabrico Tabela 5 - Plataformas BIM, mais relevantes Tabela 6 Coordenadas M e P Tabela 7 Projetos recebidos por mês associados a edifícios, especialidades e execução. Telas finais do edifício Bunker Tabela 8 Redes prediais do caso prático Tabela 9 Modificação da geometria dos elementos estruturais, em betão armado, pertencentes ao Bunker Tabela 10 Exemplos de três projeções das armaduras da laje de fundação e paredes, em betão armado, numa cota inferior a +0.00m Tabela 11 Modificações na geometria da abertura entre o edifício administrativo e o Bunker. Comparações entre o modelo BIM e a metodologia tradicional Tabela 12 - Representação do modelo em BIM, através do desenvolvimento das suas fases

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13 Índice de Figuras Figura 1 Coordenação da informação de construção (Tardif & Smith, 2009) Figura 2 Participantes do modelo de informações (BuildingSMART UK, 2010) Figura 3 Informação do ciclo de vida do edifício (Tardif & Smith, 2009) Figura 4 - Cronologia de desenvolvimento do IFC Figura 5 Perda de dados durante o ciclo de vida (Tardif & Smith, 2009) Figura 6 Curva de MacLeamy, redefinição das fases de projeto e eficiência de processos (Varela, 2010) Figura 7 Diversas funções do BIM (BuildingSMART UK, 2010) Figura 8 - Composição típica de uma empreitada e suas fronteiras (Eastman, Teicholz, Sacks, & Liston, 2011) Figura 9 Relação entre equipas e cronologia de um modelo DBB (Sanvido & Konchar, 1999) Figura 10 - Relação entre equipas e cronologia de um modelo DB (Sanvido & Konchar, 1999) Figura 11 - Relação entre equipas e cronologia de um modelo CM@R (Sanvido & Konchar, 1999).. 39 Figura 12 Comparação entre os sistemas tradicionais e o sistema integrado (Council, 2007) Figura 13 Enquadramento do empreendimento Figura 14 Representação dos edifícios que compõem a empreitada, vista de top Figura 15 - Representação dos edifícios que compõem a empreitada, em 3D Figura 16 Modelo BIM em representação geométrica sem (a) e com (b) o edifício Bunker incorporado Figura 17 Demonstração do projeto, sem as massas, e a forma de acesso a este, no software Revit Figura 18 - Demonstração do projeto, com as massas, e a forma de acesso a este, no software Revit Figura 19 Demonstração de acesso às massas utilizadas no software Revit 2015, através do Friso Figura 20 Documentação básica e respetivas adaptações Figura 21 - Relação entre as empresas responsáveis pela elaboração da empreitada Figura 22 Demonstração do acesso às fases utilizadas para o projeto, através do software Revit Figura 23 - Demonstração do acesso aos filtros para cada fase utilizada para o projeto, através do software Revit Figura 24 Demonstração do acesso ao botão, no friso, para criação das fases, no software Revit Figura 25 Tabela onde se inserem as fases a executar. Nesta também se definem os tipos de filtros a utilizar nas fases, no sofware Revit Figura 26 Demonstração do acesso ao botão, no friso, para acesso aos mapas de quantidade, no software Revit Figura 27 - Demonstração da obtenção dos mapas de quantidade, por fase, no software Revit

14 Figura 28 Elementos que sofreram alterações, associados às redes enterradas, à data de Figura 29 Novos elementos associados às redes enterradas e novas fundações dos edifícios adjacentes ao Bunker, à data de Figura 30 Acoplagem de todos os elementos do projeto (completo), à data de Figura 31 Elementos das redes enterradas que sofreram alterações, à data de Figura 32 Novos elementos, das redes enterradas, à data de Figura 33 - Acoplagem de todos os elementos do projeto, à data de Figura 34 Redes prediais desenvolvidas no caso prático e forma de acesso a estas através do software utilizado Figura 35 Utilização de caixas de inspeção Figura 36 Conflito entre uma caixa de inspeção e um elemento estrutural do Bunker Figura 37 Conflito entre duas tubagens Figura 38 Conflito entre tubagens e um elemento estrutural do Bunker Figura 39 Redes prediais, Bunker e fundações dos outros edifícios Figura 40 Destaque da zona das redes prediais influenciadas pelas fundações da cobertura da caldeira Figura 41 Seleção do mapa de quantidades por fase Figura 42 Exemplo de algumas informações extraídas do mapa de quantidades das redes das Águas pluviais e Águas de chuva Figura 43 Exemplo de possíveis caixas de inspeção a aplicar Figura 44 Volume e área preenchidos pelo cimbre para cofragem da laje à cota m Figura 45 - Alçados, planta e perspetiva do volume ocupado pelo cimbre (a amarelo) para cofragem da laje Figura 46 Alterações efetuadas à espessura da laje à cota Figura 47 - Dados obtidos pela seleção das armaduras Figura 48 Exemplo de mapa de quantidades das armaduras Figura 49 Exemplo de modificação da armadura das paredes Figura 50 Geometria e armadura prevista para a laje à cota m (na data: ) Figura 51 Geometria e armadura da laje à cota m (modelo final) Figura 52 Zona de acoplagem das duas sapatas, a S2 e a S10, pertencentes às fundações da caldeira, executada pela metodologia tradicional Figura 53 Zona de acoplagem das sapatas, a S2 e a S10, pertencentes às fundações da caldeira, executada pela metodologia BIM Figura 54 Ilustração da adaptação das fundações do edifício de armazenamento Figura 55 Forma de extração do mapa de quantidades para o formato txt Figura 56 Manuseamento dos dados a partir da ferramenta de trabalho Microsoft Excel

15 Símbolos e abreviatura 2D - Duas Dimensões 3D - Três Dimensões AEC - Arquitetura, Engenharia e Construção BIM - Building Information Modeling CAD - Computer-aided design CEN/TC Comité Técnico do CEN (European Committee for Standardization), relativo à normalização BIM CM@R - Construction Management at Risk DB - Design-Build DBB - Design-Bid-Build DO - Dono de Obra DXF - Drawing exchange Format EUA Estados Unidos da América EXPRESS Linguagem padrão de modelação de dados de produtos AVAC - Aquecimento, ventilação e ar condicionado I&D - Investigação e Desenvolvimento IAI - International Alliance for Interoperability IFC - Industry Foundation Classes IGES - Initial Graphic Exchange Specification INCI - Instituto da Construção e do Imobiliário IPD - Integrated Project Delivery ISO - International Organization for Standardization ITED - Infraestruturas de Telecomunicações em Edifícios MEP - Sistemas mecânicos, elétricos e hidráulico nd - n Dimensões NPI - Número de pedidos de informação NBIMS - National BIM Standard OGC - Open Geospatial Consortium PTPC - Plataforma Tecnológica Portuguesa de Construção SDL - Structured Discovery Learning STEP - STandard for the Exchange of Product model data XML - extensible Markup Language 15

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17 1. Introdução 1.1. Considerações gerais A indústria da construção considera três áreas fundamentais para o bom desempenho de uma empreitada: Arquitetura, Engenharia e Construção (AEC). Ao longo do ciclo de vida de uma construção os diversos domínios estão presentes contribuindo, através das suas especificidades, para a execução dos processos de projeto, construção, gestão, operação, manutenção, uso e demolição ou reutilização do edifício (Tardif & Smith, 2009). A indústria da AEC tem procurado formas de trabalho que incrementem a qualidade de organização na execução das diferentes tarefas, apoiadas no uso de uma vasta gama de softwares. No entanto, a maioria das ferramentas disponibilizadas apresenta duas grandes limitações, que o BIM procura ultrapassar: a capacidade de interoperabilidade entre sistemas e uma adequada organização dos dados requeridos ao longo dos diferentes processos. Nomeadamente, uma sequência cronológica da geração de dados e um fácil e metodológico acesso à informação, ao longo de todo o ciclo de vida do empreendimento. Intencionalmente e consistentemente, o conceito BIM tem sido usado para representar o processo Building Information Model (BIM). O BIM não é, portanto, um objeto ou um tipo de software. Este reflete um modo de execução de atividades, envolvendo mudanças no desenvolvimento dos diversos processos de uma empreitada. A implementação BIM permite alcançar processos de construção de edifícios mais sustentáveis, em comparação com as práticas tradicionais, ao criar instalações de maior desempenho, com menos recursos e menor risco (Eastman, Teicholz, Sacks, & Liston, 2011). O BIM tem vindo a ser progressivamente adotado na gestão do ciclo de vida dos edifícios, pois permite um elevado nível de integração da informação nas diversas fases de projeto, construção e operação, incrementando a produtividade (Singh, Gu, & Wang, 2011). Nomeadamente, apoia o planeamento da construção através da modelação 4D, que associa o modelo 3D com o faseamento temporal do processo construtivo (Li, et al., 2014). Na partilha de dados através da metodologia BIM é possível, ao longo do ciclo de vida, incluir os dados do projeto inicial, informação geoespacial, dados financeiros e jurídicos, elétricos e hidráulicos (MEP), especificações de produtos de construção, resultados ambientais e de modelação energética e outras informações, que podem ser utilizadas de forma colaborativa pelos diversos profissionais da AEC e por gerentes de instalações (McGraw-Hill.Construction, 2007). O BIM é, atualmente, um dos desenvolvimentos mais promissores da AEC, impondo mudanças ao nível da forma como os edifícios são projetados, construídos e geridos (Hardin, 2009). Por recurso à tecnologia de base BIM, são usados modelos virtuais do edifício ao longo do desenvolvimento das diversas fases de projetos, permitindo uma melhor análise e controlo (Eastman, Teicholz, Sacks, & Liston, 2011). 17

18 1.2. Âmbito e objetivo Em termos de eficiência e produtividade, a indústria da AEC deve apontar para a obtenção de edifícios mais sustentáveis, requerendo uma: Maior qualidade do produto, a custos reduzidos; Construção com menos gastos em energia, matérias-primas e que gerem menos resíduos; Maior durabilidade e um menor consumo de energia; Uma fácil reciclagem e adaptação a novos usos; A preparação das diversas atividades de uma obra é baseada em desenhos digitais e em mapas de tarefas e de quantidades. Durante o processo de construção ocorrem, de forma frequente, alterações ao projeto de execução, exigindo a modificação das telas finais e de subsequentes tarefas que devem ser atualizadas em conformidade. A gestão destas modificações, durante a execução da obra, requer uma coordenação centralizada e de fácil comunicação entre os intervenientes nos processos. O conceito BIM, baseado num modelo único que contém toda a informação inerente às diversas componentes do projeto e que pode ser atualizado, após nova fase ou alteração, constitui o suporte adequado à agilização da preparação de uma obra (Tardif & Smith, 2009). Neste sentido, a presente tese de Mestrado Integrado em Engenharia Civil propõe a análise de um caso de estudo, com a perspetiva de analisar vantagens e limitações subjacentes à implementação de BIM, na área de construção. O trabalho desenvolvido foca os problemas inerentes à produção de uma obra sob o ponto de vista do seu gestor, que advém de problemas detetados num caso real, e confronta a resolução efetuada com base em modelos tradicionais com a metodologia BIM que poderia ter sido aplicada no acompanhamento da mesma obra. Durante o trabalho é efetua a modelação de distintas especialidades de projeto. Recorrendo a software de base BIM, é introduzida a atualização de cada componente de acordo com as alterações impostas ao projeto inicial, são identificados os conflitos de incompatibilidade entre as componentes do modelo e são propostas resoluções em ambiente BIM. É ainda avaliada a potencialidade do BIM no domínio da preparação da obra. O caso de estudo selecionado e que é analisado na presente dissertação foi coordenado pelo autor na qualidade de gestor de obra. O empreendimento corresponde às instalações de uma central de valorização energética de resíduos sólidos, localizada nos Açores, na Ilha Terceira. Ao longo do acompanhamento de obra verificaram-se diversas situações de repetição de projeto, informações incorretas, inadequadas resoluções, desatualizações e substituições. Todo este processo não teve apoio da tecnologia BIM, ou de qualquer tipo de modelação tradicional. Assim, o autor pretende confrontar o procedimento seguido na obra com uma proposta de definição, planeamento de construção e sua gestão em obra, desenvolvida em ambiente BIM. O estudo comparativo pretende identificar quais as vantagens que uma abordagem BIM aplicada, desde o início de conceção da construção pode alcançar e, adicionalmente, contribuir para divulgar a implementação de BIM na área específica de gestão de obra. A motivação na seleção deste tema assenta no interesse do autor em aprender a 18

19 utilizar ferramentas de base BIM, conhecer a sua aplicabilidade e reconhecer benefícios numa tecnologia imergente e de grande atualidade no panorama nacional 1.3. Metodologia e estrutura da dissertação O texto da presente dissertação está organizado em seis capítulos: O presente capítulo aborda a motivação e os principais objetivos com o desenvolvimento desta dissertação; O segundo capítulo descreve a metodologia BIM, referindo o conceito, as distintas definições associadas, as principais características e a sua contextualização na indústria da AEC e, ainda, quais as vantagens e desvantagens, mais relevantes, da sua implementação; O terceiro capítulo apresenta o caso de estudo selecionado, uma central de valorização energética de resíduos sólidos. É efetuada a descrição do projeto e a caraterização da obra, com base na documentação utilizada e o no planeamento das etapas de produção de obra; O quarto capítulo descreve a modelação utilizada para a resolução dos conflitos identificados. Este capítulo descreve a criação do modelo BIM, as modificações efetuadas no modelo e são realizadas comparações entre modelos, com base na sobreposição de elementos. Este capítulo inclui ainda a análise dos problemas, erros e omissões encontrados na obra real e são identificadas possíveis metodologias a utilizar para a resolução desses processos; O quinto capítulo apresenta a discussão dos resultados alcançados dos capítulos anteriores, na perspetiva de identificar as vantagens e as desvantagens da aplicação da metodologia BIM, neste caso prático; O último capítulo aborda as principais conclusões do trabalho de investigação, nomeadamente as facilidades e dificuldades encontradas na utilização desta metodologia. 19

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21 2. Building Information Modeling (BIM) 2.1. Conceito e características O Building Information Modeling (BIM) assenta fortemente em componentes de elevado nível tecnológico. O seu conceito surge para colmatar uma grande diversidade de lacunas existente na construção. Segundo Tardif e Smith (2009), a implementação de BIM na indústria da AEC pretende eliminar: A perda de dados, que são usados, reutilizados e transferidos, ao longo do ciclo de vida; A carência de associação entre elementos; A inexistência de um modelo que resolva os problemas de interoperabilidades entre softwares e entre as entidades que compõem os projetos; A ineficiência nas atividades e processos; A falta de ligação entre os processos do ciclo de vida da empreitada. É uma metodologia com a capacidade de gerir, de um modo integrado, o projeto, a construção, a operação, a manutenção, o uso e a demolição ou reutilização de edifícios. O edifício é representado por um modelo digital com toda a informação que os dados apresentam, em formatos compatíveis com os sistemas de base BIM, desenvolvidos para as diversas fases do ciclo e vida do edifício (Figura 1). Figura 1 Coordenação da informação de construção (Tardif & Smith, 2009) O modelo BIM é frequentemente associado apenas a uma representação digital do edifício real, representando as diversas componentes do projeto. A informação do edifício pode ser partilhada, por recurso ao formato-aberto denominado de Industry Foundation Classes (IFC), por todos os intervenientes no projeto, permitindo um trabalho colaborativo de forma eficiente (buildingsmart, 2014). A organização National Building Information Modeling Standards (NBIMS) define o BIM como uma representação digital das características físicas e funcionais do edifício, que serve como um recurso de 21

22 partilha de conhecimento de informações da construção, constituindo uma base confiável para decisões, desde a conceção e durante todo o ciclo de vida do edifício (NIBS, 2007). O BIM tem a capacidade de englobar enumeras funções e de verificar a aplicação de normativas e regulamentos ao longo do desenvolvimento do projeto, da construção e, posteriormente, nas atividades de operação e gestão de imóvel. O conceito de base consiste em admitir que todas as partes devem contribuir para o modelo central e desenvolver as distintas componentes do projeto a partir dele (Figura 2) (BuildingSMART UK, 2010). Figura 2 Participantes do modelo de informações (BuildingSMART UK, 2010) Modelo de informação O BIM admite benefícios relativamente à gestão de informação, pois os dados contidos no modelo podem ser reutilizados e reaproveitados, podem ser analisados e revistos, corrigidos e controlados e podem ser verificados e validados (BuildingSMART UK, 2010). Schueter e Thesseling (2009) definem três tipos principais de informação envolvida no BIM. A informação geométrica é inerente ao modelo físico digital tridimensional (3D) representativo do edifício; a informação semântica refere-se às propriedades das componentes, que compõem o modelo 3D; a informação topológica descreve a relação de dependência entre os componentes, entre si e entre as propriedades e os elementos. A geração do modelo de informação relativo ao ciclo de vida é o principal aspeto que diferencia anteriores tecnologias digitais. Underwwod e Isikdag (2010) consideram o BIM detalhado, holístico e graficamente expressivo, em que a riqueza dos dados promove um ambiente mais colaborante, durante as fases de projeto e construção. A informação no modelo é organizada de um modo estruturado, permitindo, durante o projeto e construção, criar oportunidades para a realização de processos sequentes e inter-relacionados, fazendo uso da informação gerada e armazenada ao longo de todo o ciclo de vida do edifício (Figura 3). 22

23 Os dados do modelo BIM podem ser utilizados por entidades pertencentes ao cliente. A utilização da informação existente posteriormente por essas entidades leva a que os criadores iniciais deixem ter controlo sobre o modelo desenvolvido. A falta de fiscalização e de controlo em relação à participação dos diferentes utilizadores pode dificultar a transferência de informação atualizada, para a análise correta do planeamento e gestão da construção. A solução pode passar pelo desenvolvimento de mecanismos de supervisão da informação BIM. Na indústria da AEC deve haver controlo, de forma a garantir a segurança, a correção e as atualização de informação do modelo BIM. A informação, contudo, poderá ser utilizada por diversas entidades profissionais (Tardif & Smith, 2009). Figura 3 Informação do ciclo de vida do edifício (Tardif & Smith, 2009) Assim, segundo Tardif e Smith (2009), para que a informação possa ser fiável, alguns requisitos devem ser cumpridos: A fonte da informação tem de ser clara e exata; A veracidade da informação deve ser assegurada por meio de controlos de acesso apropriados; A geração da informação deve ser precisa, acessível, completa e transparente; A informação deve estar disponível para todos os parceiros envolvidos no empreendimento; A informação deve ser gerida de um modo estratégico. A informação organizada, inerente ao modelo BIM, torna o registo documental completo e preciso, ao longo do ciclo de vida de um empreendimento. Num ambiente colaborativo supera-se a deterioração significativa de informação, que se verifica entre fases. Nesse sentido, o recurso à base de dados do modelo BIM deve ser plenamente aproveitado. Desta forma, é aumentada a qualidade da informação disponível para transferência, na gestão das diversas fases do processo de construção. Por exemplo, o proprietário e o gestor das instalações podem realizar análises detalhadas, controlar e planear as diferentes etapas da construção, monitorizando o desempenho do edifício em tempo real e levando a uma maior previsão dos custos de operação e de manutenção (Tardif & Smith, 2009). 23

24 Objetos paramétricos A modelação paramétrica foi originalmente desenvolvida, na década de 1980, para a definição de elementos ou peças a executar em fábrica. Os elementos básicos de modelação são objetos associados a parâmetros e regras, que determinam as geometrias, as funcionalidades e as propriedades não-geométricas. Os parâmetros e regras podem ser expressos na forma de relação entre elementos, permitindo a conceção de objetos com dimensões atualizadas de uma forma automatizada. Segundo Eastman, et al. (2011), os objetos paramétricos disponibilizados nas ferramentas de base BIM devem admitir as seguintes caraterísticas: Definição geométrica, dados associados e regras; Geometria integrada de uma forma não redundante e inibindo inconsistências; Regras paramétricas de relacionamento que reduzem automaticamente modificações sobre aspetos associados; Admitem distintos níveis de agregação, nomeadamente entre entres os seus componentes; Podem ser criados e manipulados em qualquer nível de hierarquia; Estão associados à capacidade de deteção de alterações que violam a viabilidade do objeto; Têm a capacidade de conectar, receber, transmitir ou exportar conjuntos de atributos. Enquanto nas aplicações tradicionais de traçado e de modelação a representação é baseada em primitivas lineares, de superfície ou sólido, sem identidade no âmbito da construção, as ferramentas BIM criam componentes de edifícios, tais como paredes, portas, janelas, entre outros. Os objetos paramétricos comportam, além da sua geometria, as propriedades físicas dos materiais que o compõem e, ainda, o reconhecimento de elementos relacionados com outros, como por exemplo, a janela pertence à parede ou a altura da parede dependente dos níveis dos pisos em que está confinada, entre outras situações (Tardif & Smith, 2009) Interoperabilidade A interoperabilidade é definida como a capacidade de troca de dados entre aplicações, permitindo o fluxo de trabalho em ambos os sentidos e, portanto, facilitando a sua automatização (Eastman, Teicholz, Sacks, & Liston, 2011). No âmbito do presente estudo, a capacidade de interoperabilidade permite melhorar a colaboração entre os membros da equipa interdisciplinar inerente a uma construção, permitindo uma melhor qualidade na interação de projetos baseados num intercâmbio de dados entre as diferentes aplicações e plataformas, permitindo a execução de projetos integrados e uma troca livre de dados em diferentes aplicações e plataformas (McGraw-Hill.Construction, 2007). A forma colaborativa de trabalho, permitida pela tecnologia BIM, possibilita que as empresas beneficiem de uma abordagem mais simplificada, admitindo que os dados são partilhados num ambiente colaborativo entre os parceiros do projeto (BuildingSMART UK, 2010). O desenvolvimento de uma metodologia válida e otimizada de trabalho colaborativo requer a utilização de padrões que permitam o intercâmbio de dados entre os diferentes sistemas, mantendo a semântica existente nos objetos e a consistência da informação. É necessário estabelecer normas suscetíveis de 24

25 abranger a utilização de identificadores únicos e confiáveis, com designação apelativa e admitindo o intercâmbio da informação com base em métodos e formatos reconhecidos e, ainda, o uso de catálogos de produtos para tipos ou famílias de produtos (BuildingSMART UK, 2010). A importância da capacidade de interoperabilidade justifica-se pela necessidade de se trabalhar em diferentes softwares com especificidades próprias, normalmente adotados na conceção, construção e gestão do edifício. Esta capacidade é fundamental no desenvolvimento de ferramentas de base BIM, utilizadas no trabalho colaborativo inerente ao BIM e que se pretende implementar na AEC (Eastman, Teicholz, Sacks, & Liston, 2011). A modelação BIM permite melhorar a oportunidade de alcançar uma maior precisão e segurança na entrega de produtos e serviços (BuildingSMART UK, 2010) Contextualização O conceito de interoperabilidade está associado à indústria da AEC, ao nível de desenvolvimento da tecnologia computacional. Diversos formatos de intercâmbio de dados foram já estabelecidos no âmbito das ferramentas CAD, nomeadamente IGES, DXF, STEP, EXPRESS e XML. Em relação às ferramentas BIM, o modelo de troca de dados mais utilizado é o Industry Foundation Classes (IFC), que tem como base a linguagem EXPRESS da ISO-STEP (ISO16739:2013, 2015). A ISO tem trabalhado, desde 1984, no desenvolvimento de um padrão compreensivo para a troca de dados eletrónica entre os sistemas computacionais, nomeadamente no âmbito de projeto e fabrico. O padrão ISO é informalmente conhecido por STEP (Standard for the Exchange of Product model data). O seu âmbito é muito mais amplo do que outros formatos de intercâmbio de dados CAD existentes, nomeadamente a Initial Graphics Exchange Specification (IGES), padrão que tem sido utilizado desde 1979 (pcmag.com, 2015). O padrão IGES foi desenvolvido principalmente para o intercâmbio de dados geométricos, entre sistemas CAD. O padrão STEP destina-se a lidar com uma gama mais alargada de dados, abrangendo o ciclo de vida de um produto (Prat, 2001). Posteriormente, em 1982, a empresa Autodesk cria o padrão Drawing exchange Format (DXF). Os ficheiros no formato DXF permitem a leitura de ficheiros de desenho por outros softwares (Gopi, 2010). As ferramentas de base BIM utilizam o padrão IFC para a troca de dados, tendo como linguagem o EXPRESS, da ISO-STEP (ISO16739:2013, 2015). O padrão IFC foi criado pela empresa buildingsmart, sendo um padrão aberto para BIM (International, 2015). A linguagem EXPRESS foi criada por Douglas Schenck e mais tarde desenvolvida por Peter Wilson (Schenck & Wilson, 1994). O objetivo era descrever as caraterísticas da informação que um dia poderiam existir numa base de informações. A esse processo foi dado o nome de modelação da informação. Esta modelação opera com os produtos, suas propriedades e comportamento e com o modo de interação entre elementos (Schenck & Wilson, 1994). Em 1995, a Autodesk iniciou um consórcio de aconselhamento sobre o estabelecimento de um conjunto de classes C++, de apoio ao desenvolvimento de aplicações integradas. É criada a organização Industry Alliance for Interoperability, posteriormente nomeada International Alliance for Interoperability (IAI), sem fins lucrativos, com o objetivo de publicar o padrão IFC, como um modelo neutro de dados de produtos da AEC, baseada em tecnologias ISO-STEP. Em 2008, a designação IAI foi alterada para 25

26 buildingsmart de forma a refletir melhor a natureza e os objetivos da organização. A ISO e a Open Geospatial Consortium (OGC) são duas das grandes organizações que apoiam os objetivos da buildingsmart, apresentado uma visão orientada para a qualidade, compromisso e comunidade para um BIM aberto (Eastman et al., 2011), (buildingsmart, 2015) IFC O padrão IFC oferece a oportunidade de partilha de informação de forma independente, a partir de ferramentas próprias (BuildingSMART UK, 2010). É um esquema desenvolvido para definir um conjunto extensível da representação da informação de componentes da AEC, de forma a permitir o intercâmbio de dados de um modo consistente entre aplicações. É um modelo que fornece definições gerais de objetos e de organização de dados, associado a cada tipo de componente construtiva. Para além dos elementos construtivos, o padrão IFC representa também conceitos mais abstratos, como cronologia, atividades, espaços, organização, custos, etc., sob a forma de entidades. Todas as entidades podem ter um determinado número de propriedades, tais como a designação, a informação geométrica, as caraterísticas dos materiais e modos de relacionamentos (Khemlani, 2004). A primeira versão do IFC foi apresentada em 1997, seguindo-se um trabalho de constante desenvolvimento, com a edição regular de novas versões, adicionando a representação de mais entidades e de mais associações relacionadas com o ciclo de vida do edifício. Em 2013 foi lançada a última versão, denominada IFC4, substituindo a versão anteriormente lançada, representada por IFC 2x4. Na Figura 4 é possível observar o desenvolvimento do padrão IFC (Khemlani, 2004). Figura 4 - Cronologia de desenvolvimento do IFC Benefício da interoperabilidade A limitação de interoperabilidade entre sistemas incrementa os custos da indústria. Em média, cerca de 3,1 % dos custos do projeto estão associados à falta de interoperabilidade dos softwares. A promessa de uma melhor interoperabilidade está entre os fatores que têm a maior influência sobre a decisão de usar BIM (McGraw-Hill.Construction, 2007). A capacidade de interoperabilidade do software permite a redução de desperdícios, da vulnerabilidade das infraestruturas, de custos de comunicação 26

27 da cadeia de fornecimento, da reentrada manual de dados, da duplicação de funções, da dependência contínua de trocas de informações baseadas em técnicas tradicionais de trabalho e contribui, ainda, para o aumento da confiança da informação ao longo do ciclo de vida, da expansão de mercados para as empresas, do valor dos clientes e da velocidade de entrega (McGraw-Hill.Construction, 2007). A Figura 5 ilustra as perdas de informação que ocorrem durante o ciclo de vida, devido a um nível baixo de interoperabilidade. A linha contínua representa a condição "To-Be", em que todos os dados são preservados para a próxima fase do ciclo de vida, sobre a qual apenas precisa da adição de nova informação. Figura 5 Perda de dados durante o ciclo de vida (Tardif & Smith, 2009) 2.3. Benefícios e limitações Tanto a falta de informação no desenvolvimento do caminho crítico como a falta de recursos são obstáculos inerentes à produção convencional, que só fornece informação para o final de cada fase. Neste contexto, um dos benefícios de BIM é a capacidade de tornar a informação disponível mais cedo, produzindo relatórios provisórios com maior frequência, para além de permitir a partilha de informação entre os parceiros do projeto. Nesta circunstância BIM torna a sua progressão mais suave (BuildingSMART UK, 2010). Seguem abaixo, segundo o documento BuildingSMART UK (2010), os benefícios gerais que caraterizam as aplicações BIM: Excelente comunicação entre utilizadores; Possibilidade de obtenção de mapas de quantidades; Clareza na sequência de construção; Redução do número de pedidos de informação (NPI) e ordens de alteração; Possibilidade de análise energética; Existência de ferramentas para gestão de instalações; Introdução de dados única e reutilização desta durante todo o ciclo de vida do projeto; 27

28 Interação entre o geoespaço e a informação de construção, para a definição de planeamento de construção; Redução do volume de trabalho duplicado; Melhoria do conhecimento da progressão do projeto e o estado atual em cada fase; Redução do número de colisões entre especialidades; Redução dos tempos de ciclo entre as revisões; Criação de uma simulação de construção baseada no período de execução das atividades; Redução de custos; Garantia de menores custos através de análise sustentável, elaborada na fase de conceção Modelos nd Um modelo BIM pode sobrepor múltiplas componentes do projeto, permitindo que as diversas disciplinas da AEC possam ser desenvolvidas com um nível de informação mais elevado do que o permitido com base em sistemas tradicionais CAD. Com o recurso ao BIM o modelo é desenvolvido com um elevado nível de detalhe, em que as interferências físicas são visíveis, havendo aplicações BIM que detetam conflitos de forma automática. Esta coordenação espacial reduz custos de execução da obra, permitindo detetar e resolver incompatibilidades antes do início da construção. A representação 3D de edifícios possibilita ainda aos técnicos aumentarem a sua colaboração, comunicação, análise e resolução direta sobre o modelo BIM/3D. Os modelos em BIM permitem um projeto mais preciso e um planeamento da construção com base nos seus modelos e informações associadas (Wang, 2012). As empresas de software de base BIM introduziram novos termos ao léxico: o modelo BIM/4D é entendido como o modelo 3D + tempo, e está associado ao planeamento do processo construtivo; o modelo BIM/5D refere-se a custos associados; o modelo BIM/6D apoia a manutenção e a gestão em uso. O termo nd integra o significado original do BIM, podendo abranger qualquer informação (BuildingSMART UK, 2010) Curva de MacLeamy Os utilizadores BIM mencionam que o esforço inicial no desenvolvimento do projeto é elevado, mas que diminui ao longo da sua elaboração. Referem ainda que, o custo para a obtenção de uma boa qualidade está relacionada com um maior investimento financeiro envolvido no projeto, pois menores serão os desvios aos custos iniciais devido a erros e omissões do projeto, uma vez que o custo associado a alterações ao projeto aumenta ao longo do tempo (Simões, 2013). Esta evolução é representada por Patrick Macleamy no gráfico da Figura 6, também designada de Curva de MacLeamy. Se a aplicação do conceito BIM for feita de uma forma correta, o trabalho integrado levará a uma maior economia, sendo a alteração do projeto numa fase anterior, menos onerosa para o projeto final. A Curva de MacLeamy dá enfase às diversas fases do projeto, no sentido de revelar o impacto destas na construção. Segue a explicação da Figura 6, (CURT, 2004): 28

29 Linha 1: Impacto nos custos e nas capacidades funcionais; Linha 2: Custos nas mudanças do projeto; Linha 3: Distribuição do esforço no processo tradicional; Linha 4: Nova distribuição do esforço num processo integrado. Figura 6 Curva de MacLeamy, redefinição das fases de projeto e eficiência de processos (Varela, 2010) Uma vez que o pico de esforço, no processo tradicional, se encontra numa fase posterior, as eventuais mudanças ao projeto originam custos acrescidos. Por outro lado, no processo integrado, a importância e o esforço são maioritariamente desenvolvidas nas fases de conceção, sendo que as mudanças nessa fase conduzem a custos relativamente baixos. MacLeamy tentou, pois, demonstrar que as metodologias existentes desprezam erradamente a fase de conceção, supostamente para obter lucros e por não ser a fase mais importante. Esse aspeto corresponde à realidade da construção, em que na fase de projeto ainda nada foi edificado. Contudo, a pouca importância dada à fase de projeto desencadeia custos consideráveis acrescidos ao valor previsto. Assim, um maior esforço deve ser dado à fase de projeto (Anderson, 2010) Benefícios associados às fases Os principais benefícios podem ser identificados por fases. As tabelas 1, 2, 3 e 4 apresentam o grau de implementação de BIM nas diversas etapas de um empreendimento, nomeadamente na préconstrução, projeto, construção e pós-construção (Eastman, Teicholz, Sacks, & Liston, 2011). 29

30 Tabela 1 Benefícios proporcionados por BIM durante a fase de pré-construção Benefícios Viabilidade e benefícios do projeto Performance e qualidade do edifício Melhor colaboração com o uso do IPD Fase: Pré-construção Forma de atuação O modelo as built do edifício, ligado a uma base de dados, permite determinar se o orçamento e programa de trabalhos podem ser implementados; Um modelo esquemático permite uma avaliação mais cuidadosa, determinando se o edifício cumpre diversos requisitos. Uma avaliação de alternativas, com ferramentas de análise/simulação, aumenta a qualidade do empreendimento; Com o uso do IPD, BIM pode ser aplicado desde o início do projeto, melhorando a compreensão dos requisitos do projeto. Tabela 2 benefícios proporcionados por BIM durante a fase de projeto Benefícios Visualizações do projeto mais cedo e mais preciso Correções automáticas de baixo-nível quando efetuadas alterações Desenhos 2D precisos e consistentes Colaboração entre vários ramos Fácil verificação de consistência para a intenção do projeto Extração de estimativas de custos Capacidade de análise da eficiência energética e da sustentabilidade Fase: Projeto Forma de atuação O modelo 3D gerado pelo software BIM, projetado diretamente, pode ser usado para visualizar qualquer desenho em qualquer fase do processo, sendo os desenhos dimensionalmente consistente em todas as vistas As regras paramétricas, para o controlo dos objetos no projeto, garantem um correto alinhamento. Desta forma, o modelo 3D está livre de erros de geometria, alinhamentos e coordenação espacial Desenhos precisos e consistentes podem ser extraídos em qualquer visão específica, em qualquer fase. Quando forem efetuadas alterações ao projeto, serão gerados desenhos consistentes, no exato momento BIM facilita o trabalho simultâneo entre várias especialidades. Enquanto a colaboração com desenhos também é possível, é inerentemente mais difícil e demorado do que trabalhar com um ou mais modelos 3D BIM proporciona anteriores visualizações 3D, quantifica áreas de espaços e quantidades de materiais, permitindo uma mais precoce e precisa estimativa de custo. Para requisitos de qualidade e funcionalidade o modelo 3D também pode apoiar avaliações automáticas Estimativa de custos podem ser obtidas em qualquer fase do projeto, através da extração das precisas quantidades e espaços do projeto Ligando o modelo de construção às ferramentas de análise energética, é permitida a avaliação do uso de energia durante todo o ciclo de vida do edifício 30

31 Tabela 3 Benefícios proporcionados por BIM durante a fase de construção e fabrico Benefícios Uso dos modelos do projeto com base nos elementos de fábrica Reações rápidas às mudanças de projeto (automatização) Deteção de erros de projeto e omissões antes da construção Sincronização do planeamento de projeto e construção Melhoria da aplicação de técnicas de construção enxutas Sincronização de contratos de conceção e construção Fase: Construção e fabrico Forma de atuação Se o modelo for transferido para uma ferramenta de fabrico BIM e detalhado ao nível dos objetos de fábrica, este irá conter uma representação exata dos objetos de construção. Como os objetos já estão definidos em 3D, a sua fabricação é facilitada, simplificando também a fabricação in situ. A precisão do BIM permite que mais elementos do projeto sejam produzidos fora do estaleiro O impacto de uma mudança no projeto pode ser inserida no modelo de construção e as alterações noutros objetos do projeto serão atualizadas automaticamente. Atualizações adicionais entre sistemas podem ser verificadas e atualizadas visualmente ou por meio da deteção de conflitos Como o modelo 3D do edifício é a fonte de todos os desenhos em 2D e 3D, erros de projeto causados por desenhos 2D inconsistentes são eliminados. Além disso, os modelos de todas as especialidades podem ser reunidos, comparados e as interfaces de sistemas múltiplos são verificadas de forma sistemática e visualmente. Conflitos e problemas de construtibilidade são identificados ainda antes de serem detetados no campo. Coordenação entre os projetistas e empreiteiros é reforçada e os erros de omissão são significativamente reduzidos Planeamento de construção utilizando 4D (3D + tempo ) permite simular o processo de construção. Este tipo de análise não está disponível a partir de documentos de licitação em papel. Esta forma de trabalho fornece o benefício adicional relativamente à situação do modelo permitir a inclusão de objetos de construção temporários Técnicas de construção magras exigem uma coordenação cuidada entre o empreiteiro geral e todos os subempreiteiros, de forma a garantir que o trabalho seja realizado quando os recursos estão prontamente disponíveis no local, reduzindo esforços e a necessidade de stocks de materiais no local. O modelo exato do projeto e os recursos materiais necessários para cada segmento da obra são a base para um melhor planeamento e programação dos subempreiteiros; O modelo de construção completo fornece quantidades exatas para todos os materiais e objetos contidos no projeto. Estas quantidades, especificações e propriedades podem ser utilizadas para a aquisição de materiais de fornecedores de produtos e subcontratados Tabela 4 Benefícios proporcionados por BIM durante a fase de pós-construção/fabrico Benefícios Melhoria de comissionamento e entrega de informações de instalações Melhor gestão e operação de instalação Integração com a operação de instalação e com sistemas de gestão Fase: Pós-construção/Fabrico Forma de atuação Durante os processos de construção são agrupadas informações sobre os materiais instalados e as informações de manutenção dos sistemas. Esta informação pode ser vinculada no modelo de construção e, portanto, estará disponível para entrega ao proprietário, para usos posteriores Análises prévias utilizadas para determinar equipamentos mecânicos, sistemas de controlo, etc., são fornecidas ao DO, como meio de verificar as decisões de conceção e se os sistemas funcionam de forma correta Um modelo de construção, atualizado, é uma fonte precisa de informações sobre os espaços e sistemas as built. Um modelo BIM suporta o monitoramento de sistemas de controlo em tempo real, oferece uma interface natural e uma remota gestão operacional de instalações 31

32 2.4. Contextualização No relatório FMI/CMAA (2010), a ferramenta Microsoft Excel é considerada como a mais relevante aplicação para a estimativa de custos de construção, apesar da variedade de softwares dirigidos a este fim. Com base nesta prática entende-se que os profissionais da indústria da AEC possam vir a reconhecer o BIM como um potencial para uma maior eficiência e fiabilidade na troca de dados. Os projetos com alguma componente desenvolvida em âmbito BIM ainda aplicam ferramentas em todas as ações, mas apenas em funções de uso imediato. De facto, para os clientes e novos utilizadores, é sensato optar por um BIM parcial. O esquema da Figura 7, obtido da publicação BuildingSMART UK (2010), identifica as funções inerentes a um BIM totalmente funcional. Figura 7 Diversas funções do BIM (BuildingSMART UK, 2010) As empresas de software, como a Autodesk, a Graphisoft, a Tekla e a Bentley Systems, são algumas das grandes impulsionadoras da inovação de softwares de base BIM. Têm desenvolvido inúmeras soluções, compostas por ferramentas especificamente dirigidas aos projetos de arquitetura, estrutura e instalações prediais, assim como à total integração dessas componentes num modelo comum único, que centraliza toda a informação gerada ao longo dos processos (Watson, 2010). A Tabela 5 lista as plataformas BIM mais relevantes, produzidas pelas quatro empresas referidas estudo (BIMForum, 2015), (Addict, 2015). 32

33 Tabela 5 - Plataformas BIM, mais relevantes Empresa Software Função primária Autodesk Revit Architecture Modelação de arquitetura e desenho paramétrico Revit Structure Modelação estrutural e desenho paramétrico Revit MEP Modelação de MEP Robot Structural Analysis Cálculo de estruturas Naviswork Simulação, estimativas e análises construtivas Graphisoft ArchiCAD Modelação de arquitetura EcoDesigner Análise energética MEP Modeler Modelação de MEP Bentley Bentley Architecture Modelação de arquitetura systems Bentley Structural Modeler Modelação estrutural Bentley Hevacomp Mechanical Designer Modelação de MEP Bentley AECOsim Building Designer Modelação de arquitetura, estrutura, mecânica e elétrica Bentley Interference Manager Análise de conflitos STAAD.pro Cálculo de estruturas RAM Structural System Cálculo de estruturas Pro Steel Cálculo de estruturas Tekla Tekla Structures Modelação de estruturas de aço e betão Tekla BIMsight Simulação, estimativas e análise construtiva BIM no ensino O BIM tem vindo a ser gradualmente introduzido nas escolas de engenharia e arquitetura, com o intuito de formar novos profissionais com conhecimentos que, no contexto da industria da AEC, fazem a diferença, numa sociedade que começa a entender os benefícios do uso do BIM (Sabongi, 2014), (Sylvester & Dietrich, 2014). O BIM deve desempenhar um papel fundamental na educação da construção. Especialistas em BIM concordam que os programas curriculares em engenharia e arquitetura devem incluir e dar prioridade à introdução de conhecimentos sobre o BIM (Ahn, Y., Cho, C., & Lee, N., 2013). Adicionalmente, deve o ensino de BIM demonstrar benefícios ao nível da conceção do projeto integrado, envolvendo várias matérias, o reconhecimento da adição de complexidade inicial com vantagens na aceleração do processo, a exploração mais robusta de conceitos e um aumento do trabalho em equipa colaborativo e coordenado (Denzer, A. & Hedges, K., 2008), (Hedges, K. & Denzer, A., 2008). Sobre o tema introdução de BIM no ensino, seguem algumas afirmações extraídas de artigos apresentados em The BIM Academic Symposium: Advancing BIM in the Curriculum organizado pela Building Innovation The National Institute of Building Sciences Annual Conference and Expo (NIBS, 2015). Aly, Salazar, Romero e Gomez-Lara (2014) defendem a introdução de um curso de introdução de BIM, para que os alunos aprendam noções de conceção esquemática e o recurso à modelação com ferramentas BIM, em vez de terem uma curva ingreme de aprendizagem em BIM no final da formação ou, posteriormente, em formação complementar à experiência ativa na profissão. Deste modo, o conteúdo do curso de BIM abrange não só o fundamental, mas também a resolução de problemas mais 33

34 complexos. Neste curso seria permitido que os alunos pudessem visualizar a intenção do uso posterior de BIM em aplicações concretas. Os autores referem que os alunos que frequentaram os cursos antes de entrarem na atividade profissional demonstraram intenção de usar ferramentas BIM no futuro e consideram a aprendizagem dessas ferramentas como um fator muito importante e diferenciador nas candidaturas a emprego e no progresso profissional. A falta de bases em BIM conduz à existência de diversos problemas, nomeadamente a lacunas na exploração das dimensões 4D (calendarização) e 5D (estimativas), ou seja, a aprendizagem de ferramentas BIM específicas para aquelas disciplinas (Aly, 2014), (Salazar, Romero, & Gomez-Lara, 2014). Outra omissão encontrada por Salazar et al. (2014) está associada à falta de competência para ensinar ferramentas BIM, em vez das ferramentas tradicionais, pois este processo requer uma alteração de mentalidade na docência. Contudo, já se verifica haver algum entendimento e interesse, pelos alunos e professores, na utilização de ferramentas BIM no desenvolvimento de trabalhos, demonstrando já algum tipo de colaboração entre docentes de diversas áreas. Dossick e Simonen (2014) e Xie e Boden-McGill (2014) destacam as estratégias pedagógicas no ensino do BIM. Comparam estratégias pedagógicas semelhantes entre universidades, contribuindo para refinar o modelo que têm vindo a aplicar. Uma das vertentes é equilibrar os conflitos existentes entre o corpo docente e os estudantes, nas várias disciplinares, sempre com o foco na aprendizagem prática dos alunos e fazê-los refletir sobre a sua experiência colaborativa. Estes evidenciam ainda o uso do modelo de ensino Structured Discovery Learning (SDL). Este modelo apoia o aluno na adquisição de novos conhecimentos de uma forma ativa, embora um dos limites verificados na pesquisa tivesse sido a necessidade de uma maior duração do estudo. Os autores utilizaram e avaliaram apenas o modelo SDL em duas classes de BIM. No futuro é pretendido estudar as influências da utilização de um modelo pedagógico específico, tais como estágios, projetos de dissertação e projetos de pós-graduação. Numa abordagem direcionada para o mercado de trabalho foi ainda destacada a importância em convidar oradores com projetos executados numa perspetiva BIM, como forma de estabelecer a ponte entre o meio académico e a indústria (Maghiar, 2014) Disseminação de BIM O uso de BIM entre 2007 e 2009, nos Estados Unidos da América (EUA), apresentou um aumento de 75%. Ao longo dos dois anos o número de peritos ou utilizadores avançados do BIM aumentou três vezes. Mais empreiteiros estão a usar BIM e os ainda não utilizadores estão a ser cada vez mais aliciados para a sua utilização (McGraw-Hill.Construction, 2012). Outros registos, nos EUA, indicam que mais de 90% dos engenheiros estruturais dão um prazo máximo de 2 anos para iniciarem a sua utilização permanente em BIM e 64% estabeleceram que atualmente têm de utilizar BIM (Post, 2008). Do relatório McGraw-Hill.Construction (2012) também foi avaliada a dimensão da implementação de BIM, e os respetivos resultados, pelo governo dos EUA, obtendo-se os seguintes resultados: Incremento de 22%, na utilização de BIM em projetos da indústria da AEC, atualmente são 71%; 58% dos utilizadores BIM tenciona manter a utilização de BIM nos seus projetos futuros, sendo que esta determinação aumentou para mais do dobro; aumento em 20% do número de pessoas especializadas 34

35 em BIM; 90% das grandes ou média empresas já adotaram o BIM, sendo que nas pequenas empresas a percentagem é de 49% (este caso é explicado pelo facto das vantagens do BIM crescerem com a complexidade dos projetos); o número de profissionais que refere que no futuro não utilizaria o BIM, desceu de 51% para 29%. Acrescente-se que noutros pontos do globo, diversas normas, diretivas e orientações têm sido aplicadas, no sentido de adotar BIM. Há países onde já é obrigatória a execução de projetos, em obras públicas, em ambiente BIM. Singapura efetuou alterações à lei, criando orientações e diretivas. A Finlândia e a Noruega usam o IFC na integração de projeto. A China e a Dinamarca aplicam limites máximos ao custo do empreendimento, a partir dos quais o projeto terá que ser executado sobre plataforma BIM. O governo do Reino Unido impõe a implementação do BIM com o objetivo de reduzir emissões de carbono. Todos estes países têm em comum a forte aposta na Investigação e Desenvolvimento (I&D) do BIM, como base para as suas estratégias de crescimento (Taborda & Cachadinha, 2012). O National BIM Standard (NBIMS) apresentou um relatório com uma recomendação estratégica para a Austrália, no qual, sugere ao governo australiano a definição de uma data a partir da qual os contratos para todos os seus edifícios exijam a completa colaboração de BIM, baseado em padrões abertos para a troca de informações. Este relatório recomenda ainda que o governo congregue força no sentido da indústria estabelecer um programa de obras para resolver as seis áreas prioritárias: aquisições e questões legais; orientações BIM; educação BIM multidisciplinar; bibliotecas de informações sobre os produtos; mudança dos processos de negócio; questões de conformidade e certificação (Meireles, 2012). Segue uma lista de alguns esforços e motivações a nível mundial, segundo Eastman, Teicholz, Sacks e Liston (2011) e o documento BuildingSMART UK (2010), com o intuito de desenvolver o movimento de BIM: Várias agências de todo o mundo iniciaram esforços para desenvolver códigos de construção com capacidades de verificação automática; A agência do governo norueguês para a construção, Statsbygg e a sua indústria de construção, estão a trabalhar juntos para iniciar mudanças na sua indústria de construção; A tática da iniciativa buildingsmart deverá produzir um impacto significativo sobre a eficiência, produtividade e qualidade da indústria da construção; O governo dos EUA tem realizado projetos de demonstração de BIM com o intuito de todos os projetos da AEC terem de utilizar ferramentas BIM e dar uso de um modelo exportado em IFC; Existem tecnologias prontas e disponíveis para serem introduzidas no mercado; A construção sustentável é uma prioridade para a União Europeia; Disponibilidade de novas normas que facilitam o uso do BIM; Ineficiências devido ao uso de informações não-computáveis, não-estruturadas; são desperdiçados por ano no Reino Unido, devido à falta de interoperabilidade. 35

36 BIM no contexto nacional À semelhança do trabalho desenvolvido noutros países, Portugal terá todo o interesse em adotar plataformas BIM na indústria da AEC, nomeadamente nas obras públicas. De forma a iniciar essa adoção deverá o Estado exigir que, nos concursos públicos, todos os elementos sejam entregues em plataformas BIM. A legislação relativa às obras públicas deverá ser progressivamente adaptada às exigências e particularidades da utilização do BIM. Compete às escolas iniciar algumas reformas curriculares com vista à criação de cursos, especializações e ações de formação a vários níveis, de forma a equipar o país com técnicos competentes nesta área. Devem ser definidas metas, nomeadamente até se atingir a segunda fase de maturidade da implementação. Como futuros campos de pesquisa, preconiza-se a maturação do estudo, que passará pela definição da interação entre as condicionantes selecionadas e culminar na proposta de uma metodologia prática de implementação do BIM como obrigatório nas obras públicas (Taborda & Cachadinha, 2012). De acordo com António Meireles, coordenador do Grupo de Trabalho BIM, é urgente criar em Portugal uma iniciativa que visa definir uma estratégia de aplicação da metodologia, em paralelo com o desenvolvimento de padrões nacionais de BIM que regem essa implementação. Também Fernando Silva, vice-presidente do Instituto da Construção e do Imobiliário (INCI), acredita que tecnologias como BIM podem ajudar a melhorar os aspetos relacionados com conceção, construção e gestão dos próprios empreendimentos. Sugere também a oportunidade de futuras propostas ao governo para uma eventual adoção dessa metodologia, em linha com o que já está a ser feito em diversos países (BIMForumPortugal, BIM National Workshop, s.d.). Pode ser observado alguma evolução do BIM em Portugal através da introdução e desenvolvimento de eventos e trabalhos realizados nos últimos anos, nomeadamente jornadas, fóruns, workshops, conferências, desenvolvimento de teses e incentivo à realização de uma normalização. O primeiro Workshop Nacional de BIM em Portugal foi promovido pela Plataforma Tecnológica Portuguesa da Construção (PTPC), em O tema, em torno do qual se desenvolveu o workshop, foi "BIM em Portugal: O estado da arte e do futuro", com o intuito de promover uma reflexão sobre a adoção de mobilização e desenvolvimento da metodologia (BIMForumPortugal, BIM National Workshop, s.d.). Os objetivos principais da formação eram promover iniciativas dinamizadoras do BIM em Portugal, fazer um levantamento do estado da arte em Portugal e disponibilizar aos convidados um fórum de reflexão, mobilizador de todo o cluster da adoção e desenvolvimento da metodologia BIM (Meireles, 2012). Após o primeiro workshop surgiram duas conferências internacionais sobre BIM em Portugal, em 2013 e 2014, tendo como temas, respetivamente, Uma Mudança de Paradigma e Desafios para superar. Os eventos foram promovidos pelo BIMFórum Portugal e contaram com a presença de especialistas mundiais, líderes do setor da construção, promotores imobiliários, arquitetos, projetistas e construtores, de vários pontos do globo. Além da partilha de experiências, pretendeu-se também proporcionar a prospeção de oportunidades de negócio (BIMForumPortugal, BIM International Conference, 2013), (BIMForumPortugal, BIM International Conference 2014, s.d.). 36

37 Outra forma de aproximar o BIM ao ensino passa pela introdução do tema em jornadas e cursos temáticos. Como exemplo, nas Jornadas de Engenharia Civil do Instituto Superior Técnico, organizadas em Março de 2015, ocorreram sessões sobre a aplicação BIM, procurando assim uma aproximação do tema aos alunos. A Associação para a Formação e o Desenvolvimento em Engenharia Civil e Arquitetura (FUNDEC) tem vindo a desenvolver diversos cursos sobre a tecnologia BIM, procurando divulgar as suas diversas formas de utilização na indústria da AEC (construcaomagazine, s.d.), (FUNDEC, s.d.). Por fim, A Comissão Técnica (CT) 197, coordenada pelo Organismo de Normalização Setorial do Instituto Superior Técnico (ONS/IST), irá desenvolver a normalização no âmbito dos sistemas de classificação, modelação da informação e processos ao longo do ciclo de vida dos empreendimentos de construção e acompanhar os desenvolvimentos do CEN/TC 442, Comité Técnico do CEN (European Committee for Standardization) relativo à normalização BIM. Tanto a digitalização como a normalização, que lhe é inerente, potenciam a colaboração e integração, estimulando a formação de redes interoperáveis internacionais (PTPC, s.d.) Coordenação na elaboração de empreitadas A gestão de uma obra, em termos de recursos humanos, envolve um número elevado de pessoas e de documentos, independentemente da abordagem contratual tomada. A Figura 8 ilustra a composição típica de equipas de uma empreitada e as fronteiras existentes entre equipas (Eastman, Teicholz, Sacks, & Liston, 2011). Figura 8 - Composição típica de uma empreitada e suas fronteiras (Eastman, Teicholz, Sacks, & Liston, 2011) O sistema de entrega do empreendimento define as relações, funções e responsabilidades entre as partes e a sequência de atividades necessárias para desenvolver uma empreitada. Ou seja, os métodos de entrega identificam o tipo de envolvimento dos participantes, as relações entre eles, o calendário de eventos e as práticas e técnicas de gestão que são usadas (Sanvido & Konchar, 1999). 37

38 Existem três modos dominantes de execução de uma empreitada: Design-Bid-Build (DBB), Design- Build (DB) e Construction Management at Risk (CM@R) contudo, também foram desenvolvidas muitas variações destas (Sanvido & Konchar, 1999). Um quarto método, bastante diferente dos primeiros três, designado de Integrated Project Delivery (IPD) será alvo de estudo detalhado no fim deste capítulo Design-Bid-Build O Design-Bid-Build (DBB) (ou Sistema Tradicional Corrente) é um sistema de entrega do empreendimento tradicional, ao abrigo do qual o dono de obra (DO) contrata separadamente um arquiteto e um construtor. O arquiteto fornece os desenhos e o empreiteiro executa os trabalhos. Tanto o arquiteto como o empreiteiro podem completar as suas equipas, respetivamente, com vários consultores de projetos de especialidades ou subempreiteiros de especialidades (Sanvido & Konchar, 1999). A ideologia DBB pode ser visualizada na Figura 9. Figura 9 Relação entre equipas e cronologia de um modelo DBB (Sanvido & Konchar, 1999) Design-Build O Design-Build (DB) (ou Sistema Tradicional de Conceção-Construção) é um sistema de entrega do empreendimento onde o DO contrata uma única entidade para a execução do projeto e da própria construção, no âmbito de um único contrato de conceção-construção. Este modelo garante ao DO uma única responsabilidade para os serviços do projeto e da construção. Os trabalhos de especialidades, e outros trabalhos, podem ser subcontratados a outras empresas, sejam, de especialidades, de construção ou de conceção-construção (Sanvido & Konchar, 1999). O sistema DB pode ser visualizado na Figura 10. Figura 10 - Relação entre equipas e cronologia de um modelo DB (Sanvido & Konchar, 1999) 38

39 Construction Management at Risk O Construction Management at Risk (CM@R) (ou Sistema de Gestão da Construção) é um sistema de entrega do empreendimento, onde o proprietário contrata separadamente mas, de certa forma, em simultâneo com um arquiteto e um gestor de construção (GC). O dono de obra contrata um arquiteto e, tal como acontece em DBB, o arquiteto pode subcontratar parte do trabalho. O empreiteiro selecionado executa os serviços de gestão da construção e os trabalhos de construção. Neste sistema, o GC intervém, de um modo significativo, durante a fase de projeto. Pode subcontratar parte das atividades de construção a subempreiteiros de especialidades (Sanvido & Konchar, 1999). A metodologia CM@R pode ser visualizada na Figura 11. Figura 11 - Relação entre equipas e cronologia de um modelo CM@R (Sanvido & Konchar, 1999) Integrated Project Delivery O Ingrated Project Delivery (IPD) é uma abordagem de entrega do empreendimento que integra pessoas, sistemas, estruturas e práticas empresariais, num processo colaborativo, aproveitando as ideias de todos os participantes, o que aumenta a eficiência em todas as fases do ciclo de vida de um empreendimento. Utiliza, de forma colaborativa, estruturas empresariais, práticas, processos, talentos e ideias de todos os participantes do processo de conceção, construção e fabrico. O processo integrado inicia quando o projeto é idealizado e continua durante todo o ciclo de vida. IPD incentiva a contribuição inicial de conhecimento e experiência e requer o envolvimento proactivo dos participantes-chave. Embora seja possível alcançar IPD sem BIM, estudos recomendam o uso deste. As tecnologias baseadas em BIM e IPD apresentam aspetos comuns, pois ambos os processos podem ser executados em paralelo, com vantagens sobre o processo sequencial, otimizando todo o processo. O fluxo de trabalho é redirecionado assim para o resultado final (Eastman, Teicholz, Sacks, & Liston, 2011) Comparação entre metodologias A terminologia convencional cria limites ao fluxo de trabalho, que não se adequa a um processo colaborativo. A entrada de uma equipa integrada mais abrangente e com um suporte em ferramentas BIM permite que o projeto seja desenvolvido a um nível mais elevado e que seja finalizado antes da preparação da documentação. Assim, a conceção de obra, os critérios de projeto e as suas fases de 39

40 detalhe envolvem um maior esforço do que as efetivas vantagens usuais no fluxo tradicional (Council, 2007). A abordagem DBB é a mais desafiante no âmbito BIM, pois o dono de obra não participa no processo de projeto e, portanto, necessita de criar o seu próprio modelo após a conclusão da obra. A metodologia CM@R, como envolve o construtor numa fase inicial, aumenta o benefício do uso das ferramentas BIM. A abordagem DB, como envolve uma única entidade responsável pela conceção e construção, esta fornece condições adequadas para a exploração da tecnologia BIM. Esta metodologia foi a aplicada na obra do caso de estudo, realizada conforme as técnicas tradicionais, e é a utilizada no desenvolvimento BIM do presente trabalho. No IPD, o projeto flui de forma a determinar quais os seus objetivos e o procedimento construtivo. Este nível de realização permite que a fase de implementação de documentos seja mais curta, permite a participação precoce de agências reguladoras e subcontratados e possibilita a fabricantes o encurtamento dos processos de revisão e de pagamento. O efeito combinado resulta num projeto definido e coordenado a um nível muito mais elevado antes do começo de construção, permitindo uma construção mais eficiente e um período de construção mais curto (Council, 2007). A Figura 12 ilustra a comparação entre as metodologias tradicionais e IPD. Figura 12 Comparação entre os sistemas tradicionais e o sistema integrado (Council, 2007) 40

41 3. Caso de estudo O presente capítulo carateriza a obra do caso de estudo, quanto ao seu contexto no empreendimento e referencia os aspetos que serão detalhadamente focados e analisados no capítulo 4, numa perspetiva BIM. Contextualiza, ainda, o processo de preparação de obra, nomeadamente, a documentação requerida no planeamento e produção da construção Caraterização do caso de estudo O caso de estudo selecionado enquadra-se na presente dissertação como o exemplo da aplicação prática dos procedimentos teóricos abordados nos capítulos anteriores. O foco do seu desenvolvimento envolve a preparação da obra, com o recurso à tecnologia BIM. Não serão, portanto, abordados aspetos relativos ao dimensionamento de armaduras, ao cálculo hidráulico ou à determinação da resistência do solo, entre outras situações associadas. O objetivo deste estudo é analisar como as diversas situações que de facto foram encontradas durante a realização do trabalho em obra, com a participação do autor, poderiam ter sido resolvidas se a metodologia BIM tivesse sido aplicada. Para o estudo prático da presente tese utilizou-se, como objeto de estudo, uma central de valorização energética de resíduos sólidos. A produção desta obra in situ foi aparada apenas com as ferramentas tradicionais. A obra analisada em detalhe corresponde a uma parte do empreendimento, mais concretamente uma das suas edificações e à instalação referente a redes enterradas Descrição do projeto de construção A obra em estudo faz parte do Projeto de reordenamento do aterro municipal da Ilha Terceira e valorização energética dos resíduos sólidos urbanos do grupo central (Açores, 2011). A Figura 13 e a Tabela 6 ilustram a empreitada, localizada na cidade de Angra do Heroísmo (Ilha Terceira) enquadrada pelas coordenadas retangulares, obtidas do Datum Base SW (que tem o Hayford como elipsoide de referência (Território, 2015)). O Anexo 1 apresenta o desenho da implantação à escala 1:750. Tabela 6 Coordenadas M e P Coordenadas Pontos M P A B C D Figura 13 Enquadramento do empreendimento 41

42 A empreitada é composta por diversos blocos edificados, identificados na Figura 14: Bunker, Ciclotérmico, Condensador, Cobertura da caldeira, Edifício de armazenamento, Edifício de estabilização de cinzas, Sistema de carvões ativos, Tratamento de escórias, Reservatório e Administrativo. A Figura 14 representa o desenho de implantação e a Figura 15, uma perspetiva do modelo 3D do conjunto de edifícios, modelados no âmbito deste trabalho. Figura 14 Representação dos edifícios que compõem a empreitada, vista de top Figura 15 - Representação dos edifícios que compõem a empreitada, em 3D A utilização de massas pode ser útil para modelar edifícios ou elementos durante a apresentação do modelo ao dono de obra por parte do arquiteto ou empresas de projeto. Esta situação apresenta uma eficiência elevada quanto ao tempo para uma possível amostra do que irá ser todo o empreendimento e o seu enquadramento no local. Esta situação também é vantajosa aquando do desenvolvimento de empreendimentos a longo prazo, construídos por fases. Pode também ser útil para dividir os edifícios por empresas construtoras diferentes. O caso desenvolvido foi todo ele elaborado num único modelo, em que tanto os diversos elementos, inclusive as massas, foram sempre introduzidos no modelo em desenvolvimento, e não importados ou utilizando a opção link do Revit A Figura 16 representa o modelo do empreendimento, com recurso às massas, sem e com o edifício estudado, o Bunker. 42

43 (a) (b) Figura 16 Modelo BIM em representação geométrica sem (a) e com (b) o edifício Bunker incorporado As figuras 17 e 18 ilustram em detalhe a utilização do software Revit 2015 para a apresentação de massas. A representação da componente relativa à volumetria, quando não necessária é desativada em termos de visualização. A Figura 19 ilustra o acesso à utilização de massas através do Friso, existente no software. Figura 17 Demonstração do projeto, sem as massas, e a forma de acesso a este, no software Revit

44 Figura 18 - Demonstração do projeto, com as massas, e a forma de acesso a este, no software Revit 2015 Figura 19 Demonstração de acesso às massas utilizadas no software Revit 2015, através do Friso 3.3. Gestão da construção A organização e controlo de estaleiros é entendida, segundo Cardoso (2007), como o conjunto de pessoas, materiais, máquinas e equipamentos, instalações e serviços, organizados e estruturados de forma a permitir a concretização do projeto com um elevado nível técnico, em termos de economia, racionalidade de processos, prazo e segurança. São estes meios que permitem ao responsável pela preparação de uma obra de construção a sua realização de forma rápida, controlada e eficaz. O dimensionamento correto dos meios relativamente ao número de unidades a executar em cada atividade assume, assim, grande importância. No decurso da obra, através de processos simples e rápidos, a comparação entre os custos orçamentalmente previstos e os reais, constitui uma metodologia adequada de exercer o controlo e a análise de resultados. A obtenção dos custos reais permite às empresas possuir elementos corretos como base para o estudo de novos empreendimentos. O que é vantajoso, pois a indústria da AEC tem uma natureza algo distinta das outras, especialmente no que respeita a variações de custos. O controlo da previsão de custos, metódica e eficaz, é um complemento obrigatório em todo o processo (Cardoso, 2007). A adaptação do projeto à evolução da obra requer a sua decomposição nos seus diferentes processos. Devem ser identificadas as fases e os métodos de execução, preparar os desenhos distintos de 44

45 fabricação e de colocação, e desenhar os pormenores de execução. É, pois, necessário preparar o projeto para que fique claro e adequado às responsabilidades e conhecimentos de quem vai executar os diferentes trabalhos. É requerido, ainda, a medição e retificação das quantidades de trabalhos a executar em cada tarefa e a elaboração de memória escrita dos aspetos particulares e específicos, que sejam pouco usuais ou desconhecidos. Neste processo é exigida a eliminação de dúvidas, erros e omissões (Cardoso, 2007). O planeamento da obra pode ser definido como o processo da tomada de decisão, realizada para antecipar uma ação futura, utilizando meios eficazes na sua concretização. Um adequado planeamento é a condição principal para que a coordenação entre as várias entidades participantes de um empreendimento seja alcançada com êxito. O planeamento é considerado uma função de gestão básica (Laufer & Tucker, 1987). Assim, constitui uma das principais preocupações de um responsável por uma obra, de forma a evitar interrupções, repetições, custos agravados e outras deficiências. É, pois, indispensável proceder a um estudo metódico, organizado e aprofundado a cada pormenor, de forma a estabelecer soluções que, quanto adotadas, conduzam a uma execução racional dos diferentes trabalhos. Interessa que o plano de trabalhos esteja detalhado nas mesmas atividades consideradas no orçamento previsto, que identifique a interligação entre as diversas atividades e que permita, em qualquer instante, conhecer se determinada atividade está a ser realizada de acordo com o programado (Cardoso, 2007). O responsável pela execução de uma obra de construção deve, pois, dispor dos meios adequados, que lhe permitam realizar e controlar, rapidamente e de forma eficaz, a produção prevista para determinado momento. No esquema apresentado na Figura 20 são apresentados os dois documentos essenciais para uma correta preparação da obra. Figura 20 Documentação básica e respetivas adaptações 45

46 Gestão da construção com BIM O planeamento da construção pode ser simulado em BIM. A construção de um modelo 4D assenta na ligação do modelo 3D BIM a uma ferramenta de planeamento de tarefas, de modo a simular o processo da construção. O modelo físico tridimensional é apresentado de modo faseado, de acordo com o planeamento estabelecido para a construção. Esta análise, ao ser definida a partir de documentação em papel, não ilustra visualmente o processo. O modelo 4D/BIM pode incluir objetos de construção temporária, como sejam escoramentos, andaimes, guindastes e outros equipamentos. Estes objetos podem ser conectados para agendar atividades com representação no plano de construção (Eastman, Teicholz, Sacks, & Liston, 2011). O exemplo de um caso prático é a simulação do percurso de trabalho de um guindaste, sendo este simulado num ambiente virtual. O planeamento de uma construção pode ser totalmente simulado para, de seguida, ser projetado com a presença de elementos de equipas, para posterior discussão do trabalho, em ambiente colaborativo. Nessas sessões, o calendário e o projeto são atualizados sobre o modelo BIM. Adicionalmente, pode ser efetuada a simulação 5D do projeto, incluindo o orçamento com base nos materiais de construção previstos (Li, et al., 2014). A partir do modelo 5D são fornecidas quantidades exatas dos materiais e objetos contidos no projeto. As quantidades calculadas, assim como as especificações e as propriedades, podem ser utilizadas para a aquisição de materiais e subempreiteiros (Eastman, Teicholz, Sacks, & Liston, 2011). Na fase operacional da obra, o BIM poderá ajudar a monitorizar o equipamento em tempo real e analisar o espaço de manobra necessário (Li, et al., 2014). Os eventuais conflitos e problemas, inerentes à execução de uma obra, são identificados previamente através da visualização do modelo, permitindo a sua resolução atempada e levando ao reforço da coordenação entre os projetistas e os empreiteiros. Como consequência, erros e omissões são significativamente reduzidos. Esta capacidade de análise sobre o modelo BIM acelera o processo de construção e agiliza a cooperação de toda a equipa no desenvolvimento dos diferentes aspetos de construção. Adicionalmente a segurança em obra é melhorada, através de uma adequada análise ao modelo 4D/BIM (Li, et al., 2014) Documentação Como referido, para a realização da obra são importantes os seguintes documentos: projeto e orçamento (Cardoso, 2007). O organigrama ilustrado na Figura 20, do item anterior, indica que os dois campos devem ser adaptados consoante as necessidades em obra. A empresa de construção efetuou a empreitada em estudo com base em técnicas tradicionais, ou seja, com o recurso a ferramentas de trabalho que usualmente são utilizadas para a resolução de problemas em engenharia civil. Os softwares utilizados no desenvolvimento das diversas situações que surgiram no acompanhamento dos trabalhos e a respetiva utilização são: Microsoft Office Word: Relatórios de reuniões de segurança, fiscalização, obra e coordenação; Microsoft Office Excel: Mapas de quantidades fornecidos; Ordens de compra; Medições; Autos de medição; Verificação de quantidades fornecidas/utilizadas em obra e em falta; 46

47 Microsoft Office Project: Plano de trabalhos; Autodesk AutoCAD: Desenhos de arquitetura e especialidades (estrutura, arranjos exteriores, instalações prediais); Desenhos para serem entregues a subempreiteiros; Execução das telas finais; Autdesk CIVIL 3D: Modelação das redes de águas e esgotos e de redes elétricas (baixa, média e alta tensão); Cálculo de volumes de material para escavação e aterro Produção em obra Para o acompanhamento da obra, foram principalmente entregues, por cada edifício, os desenhos relativos às disciplinas: Arquitetura; Estrutura; Águas e esgotos; Instalações elétricas; Infraestruturas de Telecomunicações em Edifícios (ITED); Rede de segurança contra incêndios; Aquecimento, Ventilação e Ar Condicionado (AVAC). O mapa de quantidades do empreendimento foi definido antes do ato de consignação, ao contrário de diversos desenhos e respetivas alterações, que foram recebidos já com o decorrer das obras. Descreve-se no capítulo seguinte quais as alterações recebidas e quando, de acordo com o registo de ordem de chegada dos elementos à empresa de construção. Esta situação, verificada no caso de estudo, é frequente no tipo de gestão de projeto Design-Build (DB). A presente tese incide no acompanhamento do caso de estudo referente ao planeamento e execução de construção de um dos edifícios do empreendimento e das fundações de outros edifícios, com implicação ao nível das redes prediais. O edifício estudado foi o edifício de recolha de resíduos, denominado de Bunker, devida à sua geometria. O bloco é composto por paredes de betão armado, com um total de 34.60m, com altura de 28.60m acima da cota zero e 6.00m em cave. O sistema predial, nomeadamente, as redes de abastecimento de águas e esgotos e as redes de eletricidade, ocupavam zonas diversas do empreendimento, dificultando a localização das sapatas. Este tipo de interferência foi cuidadosamente analisado, pois revelou-se ser ter grande influência no desenrolar dos trabalhos Coordenação na elaboração da empreitada Como referido, o processo construtivo utilizado no caso de estudo foi o Design-Build. O dono de obra (DO) contratou diretamente uma empresa encarregue da conceção-construção e esta posteriormente contratou a empresa de construção para a elaboração do programa de execução da obra e a sua respetiva construção. A empresa encarregue da conceção-construção apresentou um mapa de quantidades, o custo total e o tempo exigido para construção, que em discussão com a empresa de construção foi acertado num orçamento final, assim, como o respetivo plano de trabalhos. A partir deste ponto, a responsabilidade passou a ser da empresa de construção, com a exceção de eventuais trabalhos a mais que pudessem surgir no decorrer da obra. Desta forma, erros e omissões de trabalhos que pudessem não ter sido devidamente acautelados e apresentados no programa passam a ser da responsabilidade da empresa de construção. No entanto, os projetos de construção não foram totalmente apresentados no início, tendo sido alguns entregues à empresa construtora apenas ao longo do desenvolvimento da obra, nomeadamente, as diversas alterações que foram realizadas pelos projetistas, com a construção já em curso. Os atrasos 47

48 que se verificaram na entrega de alguns desses projetos, a par de alterações impostas, provocaram atrasos à própria obra. Neste contexto, a forma de resolução de alguns processos da obra foram elaborados de forma distinta à programada inicialmente. A empresa construtora, previamente ao início dos trabalhos, contratou uma empresa de projetos de engenharia civil, especializada em estruturas e instalações prediais, para a realização da revisão dos projetos. Esta situação criou um triângulo de comunicação entre as três empresas: a encarregue da conceção-construção, a construtora e a contratada para revisão dos projetos. Este tipo de responsabilidade partilhada originou alguns conflitos, principalmente ao nível da comunicação, que conduziu a algum atraso na entrega de projetos, gerando alguma discórdia e complicações em obra. A interdependência estabelecida entre as empresas está esquematizada na Figura 21. Figura 21 - Relação entre as empresas responsáveis pela elaboração da empreitada 48

49 4. Aplicação do modelo BIM ao caso prático No âmbito de uma análise em ambiente BIM foi necessário iniciar o processo pelo desenvolvimento dos modelos tridimensionais (3D) requeridos. Para o efeito recorreu-se à utilização da ferramenta Revit 2015, da empresa Autodesk. Esta ferramenta foi construída especificamente para desenvolver modelos BIM, proporcionando aos profissionais de projeto e construção a possibilidade de contribuírem com ideias desde o projeto à construção, com uma abordagem baseada num modelo coordenado e consistente. Desta versão, 2015, o Revit inclui, numa única interface, as funcionalidades das disciplinas de Arquitetura, de MEP (sistemas mecânicos, elétricos e hidráulico) e de Estruturas (Autodesk, Revit Free Download, 2015). No caso de estudo a informação gráfica foi fornecida em base digital na forma de plantas e cortes, definidas por layers relativas a diversas especialidades e apresentadas em ficheiros separados. As equipas das distintas especialidades enviaram os respetivos projetos referentes a cada edifício, à empresa de construção, na forma de ficheiros em formato dwg. As especialidades recebidas foram: arquitetura, estrutura, águas e esgotos, instalações elétricas, ITED, rede de segurança contra incêndios e AVAC, caso existissem nesse edifício todas estas especialidades. Um modelo BIM comporta em simultâneo as distintas especialidades. Para o caso de estudo foram criadas as componentes do modelo de algumas especialidades. Os sistemas BIM admitem a conjugação de diversas componentes na forma de acoplamento de fases. Estas ferramentas têm, ainda, a capacidade de detetar conflitos inerentes à sobreposição das disciplinas. A resolução de cada situação em conflito é detetada e resolvida sobre o modelo BIM, de uma forma imediata. Este capítulo descreve as diversas situações que ocorreram durante o trabalho e procede à análise da sua resolução numa base de metodologia BIM, recorrendo às capacidades do software utilizado Receção de projetos por fases Tanto o dono de obra (DO) como, posteriormente, a empresa contratada para a revisão de projetos enviaram os projetos de um modo faseado, e não todos em conjunto. Em consequência, foram introduzidas alterações ao planeamento das atividades previstas, relativas ao desenvolvimento do trabalho em back office, e também na progressão da obra in situ. De forma a poder entender-se a dinâmica de fornecimentos e alterações verificadas, ao longo do desenvolvimento da obra, a Tabela 7 lista a ordem de chegada dos projetos, consoante a data de receção. Inclui a identificação dos edifícios correspondentes a cada projeto e especialidades e, ainda, o que tinha sido desenvolvido em cada projeto, até à data da receção. As linhas da tabela representadas a azul correspondem aos edifícios e instalações cujos elementos foram representados no modelo BIM. Relativamente ao edifício Bunker é possível visualizar no modelo BIM criado a sua estrutura completa, desde as fundações até à cobertura e, ainda, o seu desenvolvimento em todas as fases. Dos outros 49

50 edifícios modelaram-se apenas os elementos que compõem as fundações, pois são esses que têm interferência com o desenvolvimento das redes prediais, aspeto a analisar numa perspetiva BIM. Tabela 7 Projetos recebidos por mês associados a edifícios, especialidades e execução. Telas finais do edifício Bunker. Datas de receção Edifícios Especialidades Execução Diversos Projeto geral 1ºs projetos Bunker Arquitetura, Estrutura 1ºs projetos Cobertura Caldeira Estrutura (fundações) 1ºs projetos Cobertura Caldeira Estrutura (fundações) 1ºs projetos Redes prediais Redes prediais 1ºs projetos Condensador Arquitetura; Estrutura; 1ºs projetos Edifício armazenamento Arquitetura; Estrutura; 1ºs projetos Estabilização de cinzas Arquitetura; Estrutura; 1ºs projetos Sistema carvões ativos Arquitetura; Estrutura; 1ºs projetos Tratamento Escorias Arquitetura; Estrutura; 1ºs projetos Ciclotérmico Arquitetura; Estrutura; 1ºs projetos Bunker Arquitetura; Estrutura; Alterações Caldeira Estrutura (fundações) Alterações Bunker Arquitetura; Estrutura; Alterações Ciclotérmico Arquitetura; Estrutura; Instalações elétricas; Instalações prediais; Segurança contra incêndio; Alterações e 1ºs projetos Bunker Arquitetura; Estrutura; Alterações Caldeira Arquitetura; Estrutura; Alterações Condensador Arquitetura; Estrutura; Alterações Caldeira Estrutura; Alterações Diversos Instalações prediais; Alterações Diversos Instalações prediais; Alterações Ciclotérmico Estrutura; Alterações Caldeira Arquitetura; Estrutura; Alterações Ciclotérmico Estrutura; Instalações elétricas; Alterações Bunker Arquitetura, Estrutura Telas finais Caldeira Estrutura; Novos elementos Condensador Estrutura; Alterações Caldeira Estrutura; Alterações Para um melhor entendimento das situações referidas na Tabela 7, está representado, no Anexo 2 na Tabela 12, o desenvolvimento de cada modificação, obtida a partir do modelo BIM, e resumo descritivo de cada situação. Relativamente a cada caso são apresentados os objetos BIM criados, os que foram alterados ou eliminados e, ainda, o modelo final após modificações. Como referido, o Design-Build (DB) é um sistema de entrega do empreendimento, onde o DO contrata uma única entidade para a execução do projeto e da sua construção, estabelecidos num único contrato de conceção-construção. Esta forma de trabalho permitiu que a entrega de projetos tivesse sido faseada. A execução de elementos do projeto enquanto ocorre o andamento da obra é uma das suas principais vantagens, pois permite o encurtamento do prazo de obra. Esta caraterística pode ser desenvolvida com o BIM, pois como se verificam nas imagens da Tabela 12, presente no Anexo 2, o 50

51 modelo incorpora os novos elementos e estabelece regras de parametrização e de relacionamento. Esta capacidade é vantajosa para as diferentes especialidades, pois permite a modelação e a sobreposição das componentes de arquitetura, estrutura e sistemas prediais, num único modelo. A apresentação de cada fase é proporcionada através da opção Phase e a apresentação das alterações em cada fase são obtidas a partir da opção Phase Filter. Estas opções encontram-se dentro da tabela Properties. Nas figuras 22 e 23 é possível observar como são utilizadas as opções Phase e Phase Filter, inseridas no software Revit Figura 22 Demonstração do acesso às fases utilizadas para o projeto, através do software Revit 2015 Figura 23 - Demonstração do acesso aos filtros para cada fase utilizada para o projeto, através do software Revit

52 As opções indicadas permitem guardar a informação das alterações inseridas no modelo. Esta situação apresenta algumas vantagens: Recuperação da informação que não é visualizada em determinado instante; As alterações efetuadas sobre os elementos podem ser visualizadas em sobreposição, podendo analisar a evolução das diferentes fases ou soluções; Determinação de mapas de quantidades relativos a diferentes fases e especialidades, de forma a apoiar a obtenção do orçamento; Permite a elaboração de modelos para diferentes propostas de empreendimentos; Permite a execução de modificações e ajustes apoiada na deteção de conflitos; Utilização do modelo para estabelecer milestone (semanal, quinzenal, mensal, etc,), de forma a delinear situações definidas em reuniões ocorridas entre os diversos responsáveis. Por exemplo, reuniões entre DO e Empreiteiro Geral, DO e Arquiteto, Empreiteiro Geral e Técnicos de Segurança, Empreiteiro Geral e Fiscalização, etc; Possibilita a sinalização de alterações durante a execução de trabalhos em obra; Inserção da data de receção de componentes do modelo BIM que contenham elementos ou alterações de especialidades; Identifica as alterações efetuadas no projeto; Possibilita alertar relativamente a situações que possam prejudicar o correto desenvolvimento da obra, tais como, acidentes, avarias na grua-torre, meteorologia inadequada para o desenvolvimento normal da obra, etc. Para se fazer uso destas vantagens o software permite o acesso às opções: Phases, responsável pela inserção de fases; Schedules > Phase, determina mapas de quantidades por fases. O acesso a estas opções está ilustrado nas figuras 24, 25, 26 e 27. Figura 24 Demonstração do acesso ao botão, no friso, para criação das fases, no software Revit

53 Figura 25 Tabela onde se inserem as fases a executar. Nesta também se definem os tipos de filtros a utilizar nas fases, no sofware Revit 2015 Figura 26 Demonstração do acesso ao botão, no friso, para acesso aos mapas de quantidade, no software Revit 2015 Figura 27 - Demonstração da obtenção dos mapas de quantidade, por fase, no software Revit

54 As diversas situações que, de seguida, se apresentam foram desenvolvidas na metodologia tradicional, com base em, peças desenhadas, peças escritas e mapas de quantidades e com recurso a diferentes softwares, consoante a situação. Com o BIM, as mesmas situações são abordadas de um modo muito mais eficiente, direto e entendível Redes prediais As redes prediais foram desenvolvidas inicialmente pela empresa que adjudicou o trabalho à empresa construtora e posteriormente analisadas pela empresa contratada para a revisão de projetos. O método de trabalho dessas empresas tem como base softwares de desenho com o recurso à sobreposição de layers. No entanto, as modificações que foram impostas às fundações dos edifícios da empreitada não foram consideradas pelas equipas de projeto referidas. A modelação das redes sobre a representação das fundações foi, assim, executada e solucionada pela empresa de construção com recurso à ferramenta de trabalho AutoCAD CIVIL 3D, da empresa Autodesk (Autodesk, Autodesk, 2015). No processo BIM a execução do projeto das redes prediais seria acoplada à estrutura dos edifícios. Pois os elementos seriam entregues, à empresa construtora, com os elementos da componente das redes modelados com um elevado nível de detalhe, durante o desenvolvimento dos projetos. Adicionalmente, no ambiente colaborativo BIM, a empresa construtora seria parte integrante desses mesmos projetos, segundo a metodologia Integrated Project Delevopment (IPD). No processo BIM não há sobreposição de layers, pois há o acoplamento de diferentes especialidades no modelo central. Cada componente pode ser desenvolvida por recurso ao mesmo software de trabalho. Esta é uma situação com muita relevância para o trabalho em obra proveniente do modelo de entrega do empreendimento integrado (IPD), ou seja, prepara os trabalhos para a empresa construtora com mais detalhe, eliminando muitas das alterações, executadas posteriormente, tanto na componente de estruturas ou de redes prediais. No modelo de trabalho desenvolvido foi possível enquadrar ao longo das suas fases, mapas de quantidades, introdução e exclusão de elementos, alteração de inclinações, acoplamento de tubagens, entre outras situações. O estudo da análise de caudais ou pressões não é efetuado, pois, não se enquadra na preparação em obra Organização A Tabela 8 lista as redes consideradas no caso estudado. São, de seguida, apresentadas, apenas, as alterações efetuadas sobre duas delas, como caso de exemplo do desenvolvimento do tipo de implicações impostas por estas modificações. Essas alterações são visíveis nas figuras 28, 29, 30, 31, 32 e 33, que ilustram o desenvolvimento de algumas das redes prediais criadas em BIM. São observadas as fases Novo, Alterado e Completo, consoante a data da sua modificação. 54

55 Tabela 8 Redes prediais do caso prático Tipo de rede Rede de esgotos Rede de abastecimento de água Rede elétrica Nome das redes Água de chuva Águas pluviais Águas sujas Águas técnicas Agua desmineralizada Inverter MT (Média Tensão) Potência e controlo Figura 28 Elementos que sofreram alterações, associados às redes enterradas, à data de Figura 29 Novos elementos associados às redes enterradas e novas fundações dos edifícios adjacentes ao Bunker, à data de

56 Figura 30 Acoplagem de todos os elementos do projeto (completo), à data de Figura 31 Elementos das redes enterradas que sofreram alterações, à data de Figura 32 Novos elementos, das redes enterradas, à data de

57 Figura 33 - Acoplagem de todos os elementos do projeto, à data de Na Figura 34 é possível verificar o enquadramento das redes com o edifício Bunker e o acesso a estas no modelo desenvolvido no software Revit Figura 34 Redes prediais desenvolvidas no caso prático e forma de acesso a estas através do software utilizado Os desenhos das redes prediais, enviados pela equipa de projeto, demonstravam que sempre que o ocorria uma mudança de direção, ou seja a presença de um ângulo inferior a 180º, era necessário introduzir uma caixa de inspeção. A Figura 35 apresenta as caixas de inspeção, a executar em betão, consideradas no modelo BIM. Estes elementos são considerados na orçamentação e ordens de compra. 57

58 Conflitos Figura 35 Utilização de caixas de inspeção A modelação e inserção dos elementos da rede no modelo BIM são aparadas nas propriedades de parametrização associadas aos objetos modelados. A definição desta propriedade, como referido no item 2.1.2, não permite inconsistências e apresenta regras com a capacidade de identificar as alterações que violem a viabilidade dos objetos. O software utilizado verifica e alerta quanto à ocorrência de transgressões entre objetos. Desta forma, os eventuais erros que possam surgir em obra são previamente identificados, ainda durante a fase de projeto e, portanto, permitindo reduzir o número de erros e custos adicionais. A preparação em obra das redes prediais em função da estrutura é um processo fundamental, que é realizado no local. A alteração do percurso das tubagens é condicionada em função da presença dos elementos da estrutura. A análise desta situação sobre o modelo BIM é feita de forma automática. A alteração da localização de uma tubagem conduz à correção dos diversos desenhos de um modo automático, pois são obtidos a partir da versão atualizada do modelo BIM. O mesmo ocorre para acessórios, dimensão de elementos ou alteração de materiais. Como exemplos de conflitos identificados durante o desenvolvimento do modelo, apresenta-se na figura 36 a interseção de um acessório com uma fundação do Bunker, na Figura 37 a interseção entre duas tubagens e na Figura 38, a situação de interferência entre tubagem e sapata. Figura 36 Conflito entre uma caixa de inspeção e um elemento estrutural do Bunker 58

59 Figura 37 Conflito entre duas tubagens Figura 38 Conflito entre tubagens e um elemento estrutural do Bunker 4.3. Enquadramento com os subempreiteiros Muitos dos trabalhos desenvolvidos em obra são atribuídos pelo empreiteiro geral a subempreiteiros especializados. Normalmente os subempreiteiros apresentam uma qualidade e eficiência superior, caso a idêntica tarefa fosse executada pelo empreiteiro geral, pois o subempreiteiro apenas analisa e é responsável pela sua atividade. O presente item mostra três situações, em que as atividades em obra foram desenvolvidas por subempreiteiros. Confronta-se, assim, a solução adotada com a sua resolução desenvolvida com a metodologia BIM. 59

60 Subempreitada das redes prediais No decorrer dos trabalhos em obra, o desenvolvimento das redes prediais foi das atividades mais críticas, devido a grande número de incertezas, erros, omissões e atrasos nos diversos projetos. A maioria das alterações efetuadas nas fundações dos edifícios teve impacto no sistema de redes. Destaca-se, como uma das mais graves, a situação verificada nas fundações da cobertura da caldeira. A Figura 39 identifica um grande cruzamento dos elementos das redes entre si e com as fundações da cobertura da caldeira. A Figura 40 destaca a zona em análise. Figura 39 Redes prediais, Bunker e fundações dos outros edifícios Figura 40 Destaque da zona das redes prediais influenciadas pelas fundações da cobertura da caldeira Como referido um dos documentos fundamentais para a obra é o orçamento. Como este tem por base o mapa de quantidades do empreendimento, o seu correto desenvolvimento leva, consequentemente, a um orçamento mais próximo da realidade. Assim, sempre que há alterações a impor em obra, o mapa de quantidades final das redes prediais apresenta valores discrepantes em relação ao previsto no projeto, baseado no mapa de quantidades inicial. Com o modelo IPD, o trabalho desenvolvido em projeto eliminaria muitas dessas incertezas durante a preparação da obra. Esta situação apresentaria uma enorme vantagem para a empresa de construção, aquando da consulta de propostas para a resolução das exigências do mapa de quantidades. Esta metodologia pode reduzir o custo das subempreitadas, pois elimina, os eventuais, erros e omissões. Seguem-se alguns exemplos que explicam esta vantagem: 60

61 Consulta de quantidades de tubos em diversos materiais, pois durante a execução dos projetos podem surgir novos materiais com melhores caraterísticas e melhores preços; Consulta dos materiais para entrega imediata ou faseada, de forma a controlar o armazenamento de materiais no estaleiro; Consulta de preços otimizados consoante as datas de entrega, e volume de material a encomendar; Elaboração de contratos com diversas propostas, por exemplo, entrega de materiais e execução de trabalhos, compra e colocação no estaleiro, entre outros; A empresa contratada para a execução de escavações e aterros, para as fundações, pode ser a mesma para as escavações para a passagem das redes. Assim, a quantidade de trabalhos é maior, conduzindo a uma redução do custo total. O uso do BIM proporcionaria uma gestão e eficiência no desenvolvimento dos projetos a executar. Com o uso deste é possível fazer uma otimização entre mapas de quantidades de materiais de diferentes fases, apurando a tomada de decisão. Como se ilustra na Figura 41, o software Revit 2015 possibilita a visualização do mapa de quantidades relativo a cada fase. Proporciona ainda a geração de um mapa comparativo, relativo a diversas opções de resolução. Figura 41 Seleção do mapa de quantidades por fase O modelo proporciona, uma maior eficiência ao nível do tempo despendido na análise de opções alternativas de projeto. As ferramentas BIM permitem a construção do modelo em diferentes materiais, diferentes acessórios e com a possibilidade de alternância dos materiais, quando desejado. A Figura 42 ilustra a possibilidade de escolher três possíveis mapas de quantidade: Tubagem encaixes, Tubagem Tipos/Comprimentos e Tubagens acessórios. Os mapas de quantidade disponibilizados pelo software utilizado variam entre múltiplas propriedades, tais como tipo de sistema, tipo de material, diâmetro, comprimento, comentários, etc. 61

62 Figura 42 Exemplo de algumas informações extraídas do mapa de quantidades das redes das Águas pluviais e Águas de chuva Uma situação que poderia, por exemplo, ser desenvolvido com um maior rigor durante a fase de projeto seria a elaboração das caixas de pavimento. A figura 43 identifica dois tipos de caixas de inspeção, em alvenaria e em betão. O modo de execução de cada uma é distinto. A caixa em alvenaria é produzida em obra e, portanto, apresenta um custo de mão-de-obra e tempo de execução superiores e tem, ainda, um controlo de fabrico menos rigoroso. A caixa de inspeção em betão armado apresenta um maior rigor na produção, a possibilidade de redução de custo unitário, caso seja produzida em grandes quantidades, mas exige um elevado rigor de desenhos e mapas de quantidades. Esta é uma vantagem da modelação em BIM, onde facilmente estes elementos são extraídos do modelo criado. Caixa de inspeção em alvenaria Caixa de inspeção em betão armado Figura 43 Exemplo de possíveis caixas de inspeção a aplicar Os volumes de escavação e aterro podem ser obtidos a partir do mesmo modelo BIM, quando inserido na modelação topográfica. Estes valores podem ser ainda transferidos para um mapa de quantidades de forma a poder apoiar a definição de qual a melhor localização para o empreendimento, em função do volume de terra movimentado. No caso em estudo, por motivos ambientais e por ser um trabalho executado numa zona de aterro sanitário, todos os materiais removidos da decapagem do terreno e da escavação em rocha tiveram que ser transferidos para fora do local do empreendimento. Como não é possível reutilizar o mesmo material na obra, as quantidades de escavação e de aterro devem ser corretamente avaliadas. Este fator reforça o uso do BIM para a obtenção com rigor dos diversos mapas 62

63 de quantidades inerentes às escavações e aterros. A ferramenta em uso possibilita ainda a comparação entre os dois valores. A decapagem do terreno poderia ter sido efetuada a partir do modelo BIM, usando, por exemplo, a ferramenta pad, que regulariza o terreno todo a uma cota pretendida, podendo definir uma espessura própria para o betão de limpeza ou outro material, consoante os elementos que venham a ser colocados sobre este Subempreitada de cofragem do edifício Bunker No edifício Bunker, a cofragem das paredes e da laje, em betão armado, situada à cota , foi executada por uma empresa contratada como subempreiteiro da empresa construtora. Devido ao elevado nível da laje, recorreu-se a um cimbre. O volume preenchido pelo cimbre e a área da laje visualizados na Figura 44, assim como os respetivos valores. A ocupação do cimbre pode ser observada com um maior detalhe na Figura 45, onde estão representados alçados do modelo BIM. A Figura 44 ilustra como o uso das massas em BIM pode ser adaptado à obtenção de volumes, processo realizado automaticamente quando se seleciona a massa pretendida. Figura 44 Volume e área preenchidos pelo cimbre para cofragem da laje à cota m 63

64 Alçado Este Alçado Norte Alçado planta Alçado Oeste Alçado Sul Perspetiva Figura 45 - Alçados, planta e perspetiva do volume ocupado pelo cimbre (a amarelo) para cofragem da laje Verificou-se que o projeto inicial admitiu diversas alterações quanto à espessura da laje situada à cota m. Inicialmente apresentava uma espessura de 0.50m. Na segunda atualização foi reduzida para 0.30m. Na terceira alteração, já proveniente da empresa contratada para otimização dos projetos, a sua espessura foi reduzida para 0.25m. Esta evolução pode ser observada nas representações da Figura 46, onde estão ilustradas as alterações da espessura da laje consoante as alterações de projeto Figura 46 Alterações efetuadas à espessura da laje à cota Estas constantes modificações desenvolveram um erro de execução do cimbre de suporte à cofragem da laje à cota pretendida. A empresa de aluguer de material de cofragem, executou o dimensionamento do cimbre, de acordo com o projeto de 25 de Março de 2014, em que a base da laje estava à cota m, como se pode visualizar na Figura 46. Quando o subempreiteiro contratado procedeu à execução da cofragem da laje, o cimbre estava, então, dimensionado para uma cota diferente, originando problemáticas em obra, pois a espessura da laje tinha impacto no desenvolvimento da estrutura da cobertura da caldeira. 64

65 Uma vez que a obra apresentava elevado grau de complexidade seria conveniente que os erros em obra tivessem sido acautelados e forçosamente minimizados. A solução que se destaca de imediato, para a resolução deste problema, é o acerto dos prumos. No entanto, esta solução impõe o atraso da produção de obra, em pelo menos um dia. De forma a demonstrar o impacto desta solução segue uma lista de eventuais prováveis complicações: Atraso no progresso da obra; Aumento do custo de aluguer do material de cofragem; A empreitada ocorreu num local em que uma meteorologia favorável era fulcral para o cumprimento dos prazos, logo todos os erros que incitassem atrasos deviam ser reduzidos; A equipa de cofragem encontrava-se deslocada da sua residência; Como era uma obra que exigia um elevado controlo do betão em qualidade e quantidade, a empresa de betão tinha que fazer uma preparação sempre que ocorria uma grande betonagem, ao nível de encomendas de adjuvantes, quantidade de cimento e agregados em armazém, aluguer de camiões, disponibilidade de condutores e técnicos para controlo do serviço. Caso o projeto tivesse sido modelado em BIM, quando a laje sofreu alteração na sua espessura, a empresa de execução do dimensionamento e desenhos do projeto do cimbre teria recebido um alerta. Isto imediatamente levaria a uma alteração das cotas do projeto e o envio de novos desenhos para a empresa contratada para execução da cofragem em obra. A tecnologia BIM permite, ainda, que o cimbre esteja parametrizado de forma a estar relacionado com a laje logo, caso ocorressem modificações na espessura da laje, este era atualizado de forma automática. A acrescentar que a solução tomada, devido ao problema da alteração da espessura da laje, passou pela realização de modificações no projeto da cobertura da caldeira, e na sua posterior construção, pois a cobertura da caldeira, composta por uma estrutura metálica, seria aparafusada às extremidades da laje à cota m Subempreitada de corte e colocação das armaduras Os elementos estruturais, em betão armado, do Bunker sofreram constantes alterações. Tal como esta situação apresentou uma problemática para a cofragem, também as armaduras sofreram diversas modificações. Na Tabela 9 são apresentados alçados do modelo BIM, em que se observam as alterações que ocorreram nos elementos estruturais do Bunker. De destacar que estas modificações têm impacto direto nas respetivas armaduras. Para além das constantes alterações também ocorreu a situação inicial relativa às armaduras com diâmetros não existentes em Portugal, que tiveram de ser adaptados, e a ausência de armaduras em elementos. Estas situações são analisadas nas imagens da Tabela 10, onde se ilustram as modificações das armaduras e o seu impacto. 65

66 Tabela 9 Modificação da geometria dos elementos estruturais, em betão armado, pertencentes ao Bunker Alçados Oeste Norte Este Sul 66

67 A Tabela 10 apresenta três imagens com três projeções diferentes. A primeira imagem é relativa aos projetos recebidos a , em que a laje térrea tem uma espessura constante ao longo de todo o Bunker. Nas imagens seguintes, visualiza-se uma alteração na forma de apresentação da sapata, em que existe uma sapata contínua, sob as paredes do Bunker, verificando-se uma redução da sua espessura na zona interior do Bunker, modificando-se para uma laje com espessura inferior. Além disso, a espessura das sapatas é reduzida em 15cm. Nestas imagens a espessura da laje é mantida. As alterações ocorrem nas extremidades das paredes, em que as armaduras, na junção das paredes, são modificadas. Na figura relativa ao projeto de , as armaduras das paredes e de reforço nas suas extremidades apresentam um diâmetro de 16mm. Quando se iniciou a consulta para compra do material, este tipo de diâmetro não se encontrava presente na Ilha Terceira, para as quantidades pretendidas. Desta forma, o diâmetro foi modificado para a quantidade equivalente, mas em varões de diâmetro de 20mm. No fim de executado o edifício, esta alteração teve que ser representada nas telas finais. Numa metodologia BIM, a execução de diversas consultas de diâmetros, tempos de entrega, entre outros pormenores, aquando do andamento da construção do edificado, teria sido desnecessária. Da mesma forma que não teriam de ocorrer alterações no modelo BIM. Interessa salientar que, caso o desenvolvimento do empreendimento ocorresse perante a metodologia IPD, as modificações dos elementos da estrutura seriam revistas pela empresa de construção, que apresentaria argumentos para modificar diversos aspetos (materiais, geometria, canalização, entre outros), procurando sempre otimizar o projeto. De forma a apresentar custos e quantidades, as empresas presentes no desenvolvimento do projeto e da construção têm interesse na maior automatização possível, ou seja, durante a modelação de um objeto é possível, durante a modelação de um projeto, colocar ou extrair qualquer tipo de informação, quando necessário e de forma imediata. Esta automatização tem elevado interesse para diversos tipos de análises. Para o caso em estudo, orientado para a preparação de obra, interessa extrair informação do processo BIM, para a obtenção da localização, topografia, altitudes, quantidades, etc. Na Figura 47 é possível visualizar as propriedades das armaduras, quando estas são selecionadas, sendo possível extrair, por exemplo, afastamentos, quantidades, comprimentos, ou seja, informações associadas ao elemento. Esta informação, em conjunto com o mapa de quantidades, também extraído do modelo, como se ilustra na Figura 48, tem elevada importância quando se pretende fazer uma consulta a empresas para a aquisição de materiais ou a subempreiteiros para obtenção de mão-de-obra para corte e colocação de armaduras. 67

68 Tabela 10 Exemplos de três projeções das armaduras da laje de fundação e paredes, em betão armado, numa cota inferior a +0.00m ºs projetos do Bunker, enviados pelo DO ºs projetos do Bunker, enviados pela empresa contratada para revisão dos projetos Modelo final das armaduras do Bunker (inclui as modificações em obra) 68

69 Figura 47 - Dados obtidos pela seleção das armaduras Figura 48 Exemplo de mapa de quantidades das armaduras Analisaram-se ainda outros casos de alteração, que ocorreram já com o decorrer da obra. A Figura 49 representa o caso de alteração na zona dos reforços das paredes. Da imagem a) para a b) está representada a modificação das armaduras nas paredes, apresentando reforços nos cantos. Desta imagem para c), pode observar-se a alteração de diâmetros, que foram efetuados devido ao facto das armaduras de diâmetro pretendido não terem sido atempadamente fornecidos. 69

70 a) b) c) Figura 49 Exemplo de modificação da armadura das paredes Outras modificações ao projeto foram efetuadas quando já estavam colocadas armaduras na laje, e esta pronta a ser betonada. Tiveram que ser construídas cofragens para as aberturas apresentadas na Figura 51 e o ferro, que se encontrava no local destas aberturas e nas imediações destas, onde as armaduras anteriores tinham impacto, teve que ser removido e colocado outro com novas dimensões. As alterações descritas são observadas nas figuras 50 e 51. Este tipo adaptações conduziu a maiores custos, não só para o empreiteiro geral como também para o subempreiteiro de corte e colocação de armaduras. Foi necessário mais tempo de mão-de-obra, pois algumas armaduras já estavam colocadas consoante o projeto anterior. Novos cortes e modelações de armaduras tiveram que ser executados, tal como alguns diâmetros também foram alterados. Refira-se, novamente, a forma de contrato estabelecido, pois a modificação de diâmetros pode levar a encargos tanto monetários como ao nível do tempo de construção, por exemplo, custos devido ao prazo de encomenda de materiais ser muito curto ou, por exemplo, custos devido à forma de pagamento ao subempreiteiro ( /ton). No caso dos subempreiteiros, o orçamento seria duplicado consoante as armaduras que fossem colocadas por duas vezes. Figura 50 Geometria e armadura prevista para a laje à cota m (na data: ) 70

71 Figura 51 Geometria e armadura da laje à cota m (modelo final) 4.4. Outros casos Acoplagem de elementos Na sapata S2, da cobertura da caldeira, o betão teve de ser quebrado até se obter as armaduras, para que estas fossem acopladas às armaduras da sapata S10. Isto é uma clara situação da gestão de empreendimento Design-Build, em que desenhos de algumas fundações só foram entregues após estarem já executadas as sapatas num local que, neste caso, o mesmo espaço era necessário para os dois elementos. Através da Figura 52 é possível visualizar o pedido de picagem do betão naquela zona, observando as linhas onduladas, que indicam a zona a remover para dar continuidade à sapata e promover a ligação entre ambas. Figura 52 Zona de acoplagem das duas sapatas, a S2 e a S10, pertencentes às fundações da caldeira, executada pela metodologia tradicional Na Figura 53 apresentam-se as duas sapatas modeladas em BIM, em que a sapata S10 está parametrizada perante a sapata S2. Esta é uma situação que a modelação em BIM por fases permite, 71

72 ou seja, os elementos criados posteriormente não ocupam o mesmo espaço, mas adaptam-se aos existentes, nesse mesmo local. Figura 53 Zona de acoplagem das sapatas, a S2 e a S10, pertencentes às fundações da caldeira, executada pela metodologia BIM Esta situação surgiu também quando se introduziram os elementos de fundação do Edifício de armazenamento, em que as fundações deste se adaptaram às fundações do Bunker, já existentes nesse local. Através da Figura 54 é possível visualizar a adaptação das fundações do edifício de armazenamento às fundações do Bunker, que preenchiam o mesmo espaço. Figura 54 Ilustração da adaptação das fundações do edifício de armazenamento Erro em desenho O edifício Bunker tem acoplado a Sul, sob a laje à cota m, o edifício Administrativo. Entre estes existe uma abertura, na parede acima da laje à cota m, que permite a visualização para o interior do Bunker, a partir do edifício administrativo. Essa abertura, desde os projetos iniciais, sofreu diversas alterações, provocando problemas para os projetistas e para a empresa construtora. Como se pode visualizar na Tabela 11, a abertura inicialmente tinha uma elevação de 40cm em relação à cota m do edifício. No projeto enviado mais tarde, com as diversas modificações ao nível da geometria do Bunker, à data de , a abertura não sofreu qualquer modificação. No entanto, quando os projetos foram alvos de uma reavaliação, a abertura foi modificada, de forma a ser deslocada para o nível da laje à cota m. Esta situação 72

73 desenvolveu diversos erros de representação. Apesar de a abertura ter sido deslocada para a cota do piso, esta foi colocada no piso incorreto, pois o desenho apresentava erros ao nível da sua representação. Adicionalmente foi, apenas, enviado um desenho com a abertura em causa, referente à colocação das armaduras. A equipa de cofragem não teve acesso este desenho, apenas a equipa de corte e colocação de armadura. Esta situação demonstra algumas limitações da metodologia tradicional, em comparação com a metodologia BIM: Limitação no número de desenhos; Erro humano mais exposto; Entrega de novos desenhos aos subempreiteiros mais morosa; Incoerências nos projetos. Tabela 11 Modificações na geometria da abertura entre o edifício administrativo e o Bunker. Comparações entre o modelo BIM e a metodologia tradicional Interoperabilidade para manuseamento de dados A interoperabilidade entre softwares tem elevada importância para o manuseamento e tratamento de dados. Como referido no item 2.4, a ferramenta Microsoft Excel é considerada a principal aplicação para a estimativa de custos de construção. Com base nesse conhecimento e entendendo a importância de outras ferramentas, o BIM, ao permitir a extração de mapas de quantidades, possibilita que os dados 73

74 obtidos possam ser exportados para os ficheiros em formatos que possibilitam o manuseamento dos seus dados, com recurso a outras ferramentas. Relativamente ao caso analisado, efetuou-se, como exemplo a exportação dos mapas de quantidades obtidos para redes prediais. Na Figura 55, ilustra-se a forma de exportar os dados para um ficheiro no formato txt, podendo ser manipulados, por outro software que suporte esse mesmo formato, de acordo com os resultados pretendidos. A Figura 56 apresenta o conteúdo do ficheiro exportado no formato txt, a partir do modelo BIM criado no sotware Revit 2015, e manuseado pelo software Microsoft Excel. Figura 55 Forma de extração do mapa de quantidades para o formato txt Figura 56 Manuseamento dos dados a partir da ferramenta de trabalho Microsoft Excel 74

75 5. Análise dos resultados No acompanhamento de obra, que serviu de caso de estudo na presente tese, foram levantadas diversas situações de modificações, omissões e erros que apresentavam relevância para a gestão da obra, envolvendo os trabalhos iniciais de preparação de projeto e o seu desenvolvimento em obra. Em obra, as situações anómalas foram resolvidas segundo a metodologia tradicional e neste trabalho apresentaram-se resoluções, para as mesmas ocorrências, numa perspetiva BIM Projeto Propôs-se a utilização do BIM desde o início, para a criação de massas e volumes para modelação dos edificados. Estas permitem uma compreensão mais rápida do trabalho em desenvolvimento e se este corresponde aos seus objetivos propostos por todos os intervenientes no projeto, principalmente o dono de obra. Esta situação apresenta ainda uma eficiência elevada, quanto ao tempo para uma possível amostra do que irá ser todo o empreendimento e o seu enquadramento no local, permitindo também a obtenção de valores globais para as equipas que envolvem o ciclo de vida do projeto, como referido para o cálculo de volumes de diversos elementos Design-Build O modelo de trabalho Design-Build proporciona o andamento da obra, in situ, quando diversos trabalhos de projeto estão ainda em desenvolvimento. No entanto, esta situação origina a necessidade de serem efetuadas posteriores alterações em obra. Na situação verificada alguns elementos ocupavam o mesmo espaço, provocando alterações aos projetos e a procura de soluções adequadas. A Tabela 7 ilustra o conjunto de projetos que foram sendo recebidos em obra. A lista identifica projetos enviados em datas distintas. O acordo desenvolvido pela empresa de construção com um nova equipa de projetos, com o intuito de otimizar os projetos, não foi satisfatório aquando da produtividade para a obra, pois provocou algumas discrepâncias entre o que estava previsto inicialmente e os projetos finais Redes prediais enterradas A modelação das redes prediais foi desenvolvida em obra com o recurso às metodologias tradicionais existentes. Uma das grandes funcionalidades da metodologia BIM está associada à possibilidade de deteção de conflitos, ou seja, as ferramentas capacitadas de funcionalidades que identificam elementos sobrepostos ou que se intersectam. De forma a analisar os problemas identificados em obra, foi desenvolvido o modelo BIM relativo a algumas das redes prediais enterradas, de acordo com os projetos que eram recebidos de uma forma faseada. Os conflitos analisados envolveram as redes e as fundações. O resultado desta análise está ilustrado nas figuras do item 4.2.1, relativos a geração de novos elementos, a alterações impostas e ao modelo adaptado após cada modificação. 75

76 A preparação da inserção das redes prediais na obra é um fator a atender, de forma a conseguir a redução de erros e omissões, permitindo a alteração do desenvolvimento da rede ou a colocação de negativos, quando necessário. O modelo desenvolvido permitiu verificar que, caso o desenvolvimento da rede tivesse sido modelado em BIM, muitas das alterações efetuadas posteriormente teriam sido evitadas e, ainda, o volume de trabalho posterior seria eliminado ou reduzido Subempreiteiros O decorrer dos trabalhos em obra, desenvolvidos pelos subempreiteiros, foi por diversas vezes prejudicado, pois os projetos não acompanhavam as atualizações necessárias de um modo atempado. Os erros, omissões e modificações, verificados durante o processo construtivo, foram situações que se verificaram com frequência. A situação tornou-se mais gravosa porque as três subempreitadas contratadas tinham interferência direta entre elas. Por exemplo, as alterações ao planeamento da cofragem tiveram interferência na colocação das armaduras, e vice-versa, tal como a modificação da geometria dos elementos das fundações, em betão armado, também teve impacto no traçado das redes enterradas. Como o modelo BIM permite a obtenção de mapas de quantidades, atualizados após cada modificação, obtém-se um mapa de quantidades correto e um orçamento bastante próximo da realidade. Assim, associando o desenvolvimento do projeto ao correspondente modelo BIM, e à forma de gestão IPD, são alcançadas importantes vantagens para a obtenção de um produto de qualidade. A análise da modelação do BIM, como gestão na forma IPD, proporciona uma definição da solução alternativa cuidadosamente estudada, envolvendo o desenvolvimento do modelo com diferentes materiais e acessórios. Como o empreendimento apresentava um elevado grau de complexidade foi importante tentar reduzir erros e gastos. Pois, em todas as anomalias identificadas, nas três subempreitadas analisadas (redes prediais, cofragem e corte e moldagem de armaduras) originaram consequências, tais como atrasos no planeamento, incremento do tempo de dispositivos alugados, um maior tempo despendido pelos subempreiteiros contratados na obra e obtenção deficiente de mapas de quantidade, com consequência nas respetivas ordens de compra Outros casos Acoplagem de elementos O desenvolvimento de projeto na forma Design-Build é uma situação permitida na modelação em BIM, pois este adapta os elementos que são inseridos posteriormente aos que já lá existem, como exemplificado no item Esta situação apresenta vantagens na modificação da execução do projeto, no entanto, se não for possível encontrar uma solução não destrutiva, os elementos construídos antecipadamente terão de sofrer alterações. Tal como se verificou em obra, em que um dos elementos da fundação da cobertura da caldeira teve de ser modificado, causando atrasos e trabalhos a mais. 76

77 Uso do modelo em obra Na metodologia de trabalho tradicional o erro em desenho, nomeadamente a inconsistência entre representações, ocorre diversas vezes, pois faz parte do erro humano, ou seja, não é uma metodologia automatizada nem parametrizada. Apesar dos desenhos serem um tema de estudo mais aprofundado em projeto, em obra este tem um impacto enorme, tal como a apresentação dos elementos a desenvolver em obra aos subempreiteiros, desenho de soluções para se poderem efetuar diversas tarefas, otimização de espaço, entre outros. Assim, o modelo BIM permite multifunções para estes casos, como a visualização em 3D de todo o espaço que envolve a obra e o estaleiro, possibilidade de extração de diversos tipos de cortes, alçados e plantas. A situação de trabalho com outras empresas no acompanhamento na definição dos projetos não apresentaria qualquer entrave, pois a interoperabilidade do modelo BIM permitiria essa situação. O modelo BIM permite a visualização, a análise, a alteração de especialidades e a junção de componentes, com a participação de todos os intervenientes sobre o mesmo modelo. Desta forma, a situação que foi estudada, como a alteração de espessuras de lajes, diâmetros de armaduras, modificação de paredes para lajes, entre outros, era visível por todos em qualquer altura. 77

78 78

79 6. Conclusões O trabalho desenvolvido possibilitou o conhecimento sobre a temática Building Information Modeling (BIM). A pesquisa sobre o tema expôs diversos objetos de estudo que abrangem o BIM, desde a sua origem até à sua aplicação no sector da Arquitetura, Engenharia e Construção, na procura de saber as razões do seu desenvolvimento e a forma como esta metodologia tem vindo a ser desenvolvida. No contexto da sua aplicação ao caso de estudo, ou seja, na utilização desta metodologia para o desenvolvimento da gestão da obra, surgiram diversas situações que expõem os benefícios da utilização do BIM. Apesar da modelação paramétrica e os padrões de trocas de dados terem iniciado os seus desenvolvimentos na década de 1980, a modelação em BIM (que tem por base estas propriedades) ainda não se depara como uma metodologia totalmente absorvida no sector da AEC. Esta situação é verificada através dos seguintes pontos: Enquanto as metodologias tradicionais são parte integrante do sistema de ensino, a metodologia BIM ainda se encontra a dar os primeiros passos. Da conferência mencionada no capítulo 2.4.1, é sugerida a introdução de um curso de introdução ao BIM, são sugeridos novos modelos para ensino do BIM, é solicitada a exploração de outras dimensões da metodologia BIM (nomeadamente BIM/4D e BIM/5D) e é destacada a introdução de oradores com projetos executados em BIM; Também a divulgação e o uso de BIM apresenta um grande aumento, em que o número de peritos entre 2007 e 2009 triplicou. Essa disseminação passa por todo o ramo da construção, desde projetistas, até às próprias empresas de construção. Esta situação, associada ao facto de diversos governos estarem a desenvolver um esforço para indicarem novas leis a favor da obrigatoriedade do uso de BIM na AEC, demonstra que existe um elevado crescimento quanto à sua utilização, mas que ainda existem barreiras quanto à passagem das metodologias tradicionais para a metodologia BIM. Estes dois pontos recebem um maior ênfase se se tomar atenção ao caso de Portugal, em que o primeiro Workshop Nacional de BIM, em Portugal, foi realizado muito recentemente, no ano de Apresar de se começar a verificar um crescimento através da realização de workshops, cursos, conferências, criação de normas, entre outros casos associados ao BIM, o desenvolvimento deste em Portugal ainda se encontra longe de outros países, onde o BIM já é uma realidade. Quanto ao desenvolvimento do caso prático, este demonstrou ao autor que uma das grandes forças do BIM, além dos diversos detalhes técnicos dos elementos criados, é o desenvolvimento do seu trabalho de forma cooperada, entre os diversos intervenientes do empreendimento, desde o projeto inicial até ao final. Esta situação é representada pela metodologia IPD, que apresenta vantagens, tais como, a integração das equipas de projeto e construção na fase inicial do empreendimento, melhores resoluções para os projetos, redução de custos futuros, entre outras situações. Evita também que ocorram modificações nos projetos durante o desenvolvimento da obra, situação que causa por vezes alterações a atividades que estavam dadas como terminadas. No entanto, essa situação não impede o 79

80 uso de BIM nas outras formas de gestão de projeto, como se viu a sua aplicação no caso prático desenvolvido na metodologia Design-Build, apenas impulsiona o seu uso no modelo IPD. A situação acima é explicada através da referida curva de MacLeamy. Esta demonstra que os encargos despendidos na fase de projeto são recompensados durante a fase de construção. As situações desenvolvidas no estudo do caso prático demonstram este fato, em que erros ocorridos com o desenrolar do projeto provocaram diversos conflitos em obra. Por fim, no caso prático são analisadas três subempreitadas: cofragem, corte e amarração de ferro e redes enterradas. Estas subempreitadas têm a particularidade de estarem todas relacionadas, ou seja, neste empreendimento, estas, em certa altura, ocupam o mesmo espaço no mesmo instante. Esta situação desenvolvida em BIM proporciona ao utilizador uma maior interatividade em todos os elementos, permitindo encontrar conflitos entre os elementos e extrair destes informações que facilitem o encontro de uma melhor solução para a resolução desses conflitos, seja a alteração do desenvolvimento dos elementos ou até mesmo a visualização do local onde se sugere a introdução de negativos, quando necessários. A possibilidade de extração de mapas de quantidade é outra ferramenta que acresce as funcionalidades do uso de BIM em obra. Esta ferramenta permite uma gestão mais cuidada, reduzindo excessos que muitas vezes surgem de mapas de quantidade mal executados. 80

81 Bibliografia Açores, U. d. (Outubro de 2011). Projecto de reordenamento do aterro intermunicipal da Ilha Terceira e valorização energética dos resíduos sólidos urbanos dp grupo central. Resumo não técnico (fase e estudo prévio) do estudo de impacte ambiental. Addict, C. (14 de 07 de 2015). Obtido de Ahn, Y., Cho, C., & Lee, N. (2013). Building Information Modeling. Journal of Professional Issues in Engineering Education and Practice(Building Information Modeling: Systematic Course Development for Undergraduate Construction Students), Aly, S. (2014). Building Information Modeling (BIM) and its future in Undergraduate Architectural Science Capstone Projects. Building Innovation The National Institute of Building Sciences Annual Conference and Expo, Anderson, R. (2010). An Introduction to the IPD Workflow for Vectorworks BIM Users. Columbia, USA: VP Integrated Practice, Nemetschek Vectorworks. Obtido de _workflow_for_bim.pdf ArchDaily. (07 de 04 de 2015). Obtido de Autodesk. (06 de Julho de 2015). Autodesk. Obtido de Civil Engineering Design Software: Autodesk. (2015). Revit Free Download. Obtido de Revit Free Download Free Student Version for Academics: BIMForum. (14 de 07 de 2015). Obtido de BIMForumPortugal, T. (21 de Janeiro de 2013). BIM International Conference. Obtido em 09 de 06 de 2015, de BIMForumPortugal, T. (s.d.). BIM International Conference Obtido em 09 de Junho de 2015, de BIMForumPortugal, T. (s.d.). BIM National Workshop. Obtido em 09 de 06 de 2015, de buildingsmart. (Dezembro de 2014). Obtido de Webs site de buildingsmart: 81

82 buildingsmart. (03 de 04 de 2015). buildingsmart Obtido de buildingsmart: BuildingSMART UK. (2010). Construction the business case: Building information modeling. UK: British Library Cataloguing. Cardoso, J. M. (2007). Direcção de obra: Organização e Controlo. AECOPS - Associação de Empresas de Construção. Obras Públicas e Serviços. construcaomagazine. (s.d.). Jornadas de Engenharia Civil no IST. Obtido em 09 de Junho de 2015, de ategoryid=780 Council, A. C. (15 de 05 de 2007). Integrated Project Delivery. A Working definition. Sacramento, CA. CURT, A. P. (Agosto de 2004). Collaboration, Integrated Information and the Project Lifecycle in Building Design, Construction and Operation. Denzer, A., & Hedges, K.. (2008). From CAD to BIM: Educational Strategies for the Coming Paradigm Shift. Em AEI 2008: Building Integrated Solutions. Reston, VA: ASCE. Dossick, C. S., & Simonen, K. (2014). Integrated AEC studio: Iteration Between Analysis and Design for Interdisciplinary Learning. Building Innovation The National Institute of Building Sciences Annual Conference and Expo, Dunston, P., & wang, X. (2005). Mixed Reality-Based Visualization Interfaces for Architecture, Engineering, and Construction Industry. Journal of Construction Engineering and Management (ASCE), 131(12), Eastman, C., Teicholz, P., Sacks, R., & Liston, K. (2011). BIM Handbook. Em C. Eastman, BIM Handbook: A Guide to Building Information Modeling for Owners, Managers, Designers, Engineers, and Contractors (p. 626). Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons, Inc. FMI/CMAA. (2010). Eight Annual Survey of Owners - Ther perfect storm - Construction Style. Management Consulting - Invstment Banking for the Construction Industry. FUNDEC. (s.d.). A tecnologia BIM no desenvolvimento de projectos. Obtido em 09 de Junho de 2015, de Gopi, S. (2010). Basic Civil Engineering. Knowledge Boulevard, 7th Floor, A-8 (A), Sector - 62, Noida, UP , India: Dorling Kindersley (India) Pvt. Ltd. Hardin, B. (2009). BIM and Construction Management: Proven Tools, Methods, and Workflows. Indianopolis, Indiana: Wiley Publishing, Inc. Hedges, K., & Denzer, A.. (2008). How a Collaborative Architecture Influences Structural Engineering Education. Em Structures Congress

83 International, b. (06 de 04 de 2015). buildingsmart-tech.org. Obtido de buildingsmart-tech.org: ISO16739:2013. (03 de 04 de 2015). ISO (International Organization for Standardization). Obtido de ISO 16739:2013: Khemlani, L. (2004). The IFC Building Model: A Look Under the Hood. AECbytes. Laufer, A., & Tucker, R. (1987). Is construction project planning really doing its job? A critical examination of focus, role and process. Construction Management and Economics, Li, J., Wang, Y., Wang, X., Luo, H., Kang, S.-C., Wang, J.,... Jiao, Y. (2014). Benefits of Building Information Modeling in the Project Lifecycle: Constuction Projects in Asia. International Journal od Advanced Robotics Systems, Maghiar, M. (2014). Planning and Scheduling Curriculum Integration of BIM with Industry Input. Building Innovation The NIBS Annual Conference and Expo, McGraw-Hill.Construction. (2007). SmarMarket Report. Interoperability in the Construction Industry. McGraw-Hill.Construction. (2012). The Business Value of BIM in North America: Mult-Year Trend Analysis and User Ratings ( ). SmartMarket Report. Meireles, A. (28 de Novembro de 2012). BIM Internacional. Obtido em 09 de 06 de 2015, de %20 NIBS. (2007). National Building Information Modeling Standard v1-p1. United States: National Institute of Building Sciences. NIBS. (10 de 14 de 2015). Obtido de Keynote-Shows-How-Technology-Helps-Insurance-Industry-Reduce-Risk-Building-Innovation htm pcmag.com. (25 de Março de 2015). PCMag UK. Obtido de IGES Definition from PC Magazine Encyclopedia: Post, N. M. (2008). Lack of Interoperability Is Biggest of Many Gripes. Engineering News Record. Prat, M. J. (2001). Introduction to ISO the STEP Standard for Product Data Exchange. Journal of Computing and Information Science in Engineering, PTPC, P. T. (s.d.). PTPC na CT 197: A indústria do lado da Normalização BIM. Obtido em 09 de Junho de 2016, de 83

84 Sabongi, F. J. (10 de 04 de 2014). Obtido de The Integration of BIM in the Undergraduate Curriculum: an analysis of undergraduate courses: Salazar, G. F., Romero, S. A., & Gomez-Lara, M. d. (2014). A BIM-enabled Integrated Design Approach for an Athletic Field/Parking Garage Facility at the WPI Campus. Building Innovation The National Institute of Building Sciences Annual Conference and Expo, Sanvido, V., & Konchar, M. (1999). Selecting Project Delivery Systems: Comparing Design-Build, Design-Bid-Build and Construction Management at Risk. the project delivery institute. Schenck, D., & Wilson, P. (1994). Information Modeling the EXPRESS Way. New York: Oxford University Press, Inc. Schlueter, A., & Thesseling, F. (2009). uilding information model based energy/exergy performance assessment in early design stages. Automation in Construction, Simões, D. G. (2013). Manutenção de edifícios apoiada no modelo BIM. Lisboa: Instituto Superior Técnico. Singh, V., Gu, N., & Wang, X. (2011). A theoretical framework of a BIM-based multi-disciplinary collaboration platform. Automation in Construction, Sylvester, K. E., & Dietrich, C. (10 de 04 de 2014). Evaluation of Building Information Modeling (BIM) Estimating Methods in Construction Education. Obtido de Taborda, P., & Cachadinha, N. (2012). BIM nas Obras Públicas em Portugal: Condicionantes para uma Implementação com Sucesso. Congresso Construção 2012: 4º Congresso Nacional, Tardif, M., & Smith, K. D. (2009). Building Information Modeling: A strategic Implementation Guide. Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons, Inc. Território, D.-G. d. (6 de Julho de 2015). Datum Base SW - Graciosa. Obtido de Web site da Direção- Geral do Território: o_dos_acores/datum_base_sw graciosa grupo_central_do_arquipelago_dos_acores_/ Underwood, J., & Isikdag, U. (2010). Building Information Modeling and Construction Informatics. United States of America: Information Science Reference. Varela, N. H. (Junho de 2010). Edifícios auto-suficientes - Gestão sustentável integrada. Porto. Wang, X. (2012). Extending Building Information Modelling (BIM): A Review of the BIM Handbook. Australasian Journal of Construction Economics and Building, Vol. 12, No. 3, Watson, A. (2010). BIM A driver for change. Institute for Resilient Infrastructure, School of Civil Engineering, University of Leeds, UK. 84

85 Xie, H., & Boden-McGill, C. J. (2014). Encouraging Students Involvement Through Structured Discovery Learning Strategy in Teaching BIM Courses. Building Innovation The NIBS Annual Conference and Expo,

86 86

87 Anexo 1 87

88 M= M= PRODUCED BY AN AUTODESK EDUCATIONAL PRODUCT P= D P= PRODUCED BY AN AUTODESK EDUCATIONAL PRODUCT PRODUCED BY AN AUTODESK EDUCATIONAL PRODUCT C A M= M= P= B P= EDIFICIO/LOCAL: x ESCALA : 1:750 PLANO GERAL ELABORADO POR: DATA : ESPECIALIDADE : A PRODUCED BY AN AUTODESK EDUCATIONAL PRODUCT NOTA : Executar a obra pelas cotas definidas no desenho 0001

89 Anexo 2 89

90 Tabela 12 - Representação do modelo em BIM, através do desenvolvimento das suas fases Data Novo Alterado Completo Sem alterações Introdução de elementos estruturais em betão armado e em aço, tais como, sapatas, pilares, lajes, vigas de fundação, paredes, vigas da cobertura e da pala; Introdução de aberturas em determinados pontos, essenciais para a correta funcionalidade, para o qual estava destinado o edifício; Sem alterações Elementos estruturais em betão armado e em aço, tais como, sapatas, pilares, lajes, vigas de fundação, paredes, vigas da cobertura e da pala; Aberturas em determinados pontos, essenciais para a correta funcionalidade, para o qual estava destinado o edifício; 90

91 Data Novo Alterado Completo Sem alterações Introdução das fundações pertencentes à cobertura da caldeira; Sem alterações Elementos estruturais do bunker e geometria a ele associada, para um correto desenvolvido para o qual este foi estabelecido inicialmente; Fundações da cobertura da caldeira; 91

92 Data Novo Alterado Completo Sem alterações Introdução das redes prediais (elétricas, abastecimento de água e da rede de águas e esgotos); Introdução das fundações dos seguintes edifícios: Bunker, Ciclotérmico, Condensador, Cobertura da caldeira, Edifício de armazenamento, Edifício estabilização de cinzas, Sistema de carvões ativos e Tratamento de escórias. Sem alterações Elementos estruturais do bunker e geometria a ele associada, para um correto desenvolvido para o qual este foi estabelecido inicialmente; Fundações dos seguintes edifícios: Bunker, Ciclotérmico, Condensador, Cobertura da caldeira, Edifício de armazenamento, Edifício estabilização de cinzas, Sistema de carvões ativos e Tratamento de escórias; Redes prediais; 92

93 Data Novo Alterado Completo Introdução dos novos elementos e respetivas armaduras, de notar que nem todos os elementos foram enviados com as armaduras. As armaduras dos desenhos enviados pelo DO apresentavam diâmetros que não sãu utilizados em Portugal, mas sim em Itália; Foi modificada a abertura do manubrador da máquina, pois não se enquadrava com a localização correta, conforme outros elementos existentes; Foram estabelecidas novas cotas, espessuras e enquadramentos dos elementos; Alguns elementos estruturais do bunker com armaduras utilizadas em Itália e geometria a ele associada, para um correto desenvolvido para o qual este foi estabelecido inicialmente; Fundações dos seguintes edifícios: Bunker, Ciclotérmico, Condensador, Cobertura da caldeira, Edifício de armazenamento, Edifício estabilização de cinzas, Sistema de carvões ativos e Tratamento de escórias; Redes prediais; 93

94 Data Novo Alterado Completo Introdução de novos elementos, tais como pilares e vigas; Intodução de armaduras em Foi eliminada toda a armadura estabelecida no desenho anterior; Bunker com todos os elementos, em que os que se apresentam em betão armado, com armaduras todos os elementos do edifício; Modificação As paredes em betão armado que estabelecidas para as comercializadas em Portugal; de espessuras em lajes; As armaduras não estão associadas ao Fundações dos seguintes edifícios: Bunker, introduzidas já correspondiam aos diâmetros reservatório, onde serão Ciclotérmico, Condensador, Cobertura da caldeira, utilizados em Portugal, pois foram colocados os resíduos sólidos, Edifício de armazenamento, Edifício estabilização de dimensionadas e desenhadas por uma outra foram exlcuidas; A espessura das cinzas, Sistema de carvões ativos e Tratamento de empresa de projecto de estruturas, lajes foi reduzida; Os elementos escórias; Redes prediais; contratada para procurar um melhor que compõe as coberturas enquadramento com a realidade da metálicas foram deslocados e construção em Portugal e uma optimização alguns substituidos por outros de quantidades e custos; perfis; 94

95 Data Novo Alterado Completo Introdução das novas fundações provenientes da atualização do projeto do ciclotérmico; Eliminação das antigas fundações; Bunker com todos os elementos, betão armado e perfis metálicos; Fundações dos seguintes edifícios: Bunker, Ciclotérmico, Condensador, Cobertura da caldeira, Edifício de armazenamento, Edifício estabilização de cinzas, Sistema de carvões ativos e Tratamento de escórias; Redes prediais; 95

96 Data Novo Alterado Completo Introdução de novas armaduras na laje à cota ; Eliminação da anterior laje; Bunker com todos os elementos, betão armado e perfis metálicos; Fundações dos seguintes edifícios: Bunker, Ciclotérmico, Condensador, Cobertura da caldeira, Edifício de armazenamento, Edifício estabilização de cinzas, Sistema de carvões ativos e Tratamento de escórias; Redes prediais; 96

97 Data Novo Alterado Completo Introdução e modificação da rede águas técnicas, que drena para o edifício que contém bombas para reutilização desta água, e da rede elétrica inverte Elementos que foram eliminados e substituidos por outros devido a à introdução de novas tubagens e dimensionamentos; Bunker com todos os elementos, betão armado e perfis metálicos; Fundações dos seguintes edifícios: Bunker, Ciclotérmico, Condensador, Cobertura da caldeira, Edifício de armazenamento, Edifício estabilização de cinzas, Sistema de carvões ativos e Tratamento de escórias; Redes prediais; 97

98 Data Novo Alterado Completo Sem alterações Introdução de uma nova zona de sapatas e lajes da cobertura da caldeira, necessárias para colocação de maquinaria; Sem alterações Bunker com todos os elementos, betão armado e perfis metálicos; Fundações dos seguintes edifícios: Bunker, Ciclotérmico, Condensador, Cobertura da caldeira, Edifício de armazenamento, Edifício estabilização de cinzas, Sistema de carvões ativos e Tratamento de escórias; Redes prediais; 98

99 Data Novo Alterado Completo Introdução de fundações, em betão armado, do condensador; Eliminação dos anteriores elementos estruturais, utilizados para as fundações do condensador; Bunker com todos os elementos, betão armado e perfis metálicos; Fundações dos seguintes edifícios: Bunker, Ciclotérmico, Condensador, Cobertura da caldeira, Edifício de armazenamento, Edifício estabilização de cinzas, Sistema de carvões ativos e Tratamento de escórias; Redes prediais; 99