EDIFÍCIOS VIRTUAIS BIM

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1 EDIFÍCIOS VIRTUAIS BIM RELATÓRIO REALIZADO NO ÂMBITO DA UNIDADE CURRICULAR PROJETO FEUP Grupo 3 Turma 4: Inês Barbosa, Joana Cabral, Joana Sousa, Jorge David Costa, Miguel Sá, Raul Roque Monitor: Catarina Sousa Supervisor: João Poças Martins OUTUBRO DE

2 Índice Introdução 3 1 O que é o BIM 4 2 Origem do BIM.7 3 Expansão do BIM no mundo..8 4 Softwares integrados no sistema BIM Navis Revit Archicad Robot Solibri..15 Conclusão..17 Bibliografia 18 2

3 Introdução No âmbito da unidade curricular Projeto FEUP, foi-nos solicitado o desenvolvimento de um relatório e a criação de um poster apelativo à comunidade académica, cujo tema é Edifícios Virtuais BIM. O projeto FEUP, criado no ano letivo 2005/2006, visa a união entre os novos estudantes, sendo por isso uma excelente oportunidade de integração na universidade. Quando falamos do BIM, falamos de um modelo de informação da construção que abrange informações geográficas e as propriedades construtivas de um determinado projeto ou modelo, tanto em 2D como em 3D, que pode ser utilizado para demonstrar todo o ciclo de vida da construção, incluindo os processos construtivos e fases de instalação, compactando toda esta informação num único modelo digital. Este permite uma pesquisa e obtenção eficientes de documentos específicos, assim como a propagação de alterações, rápidas e diretas. Tendo isto em conta, não é difícil pensarmos em situações em que um modelo como este seria benéfico, representando uma evolução para o mundo da engenharia. 3

4 1-O que é o BIM? BIM (Building Information Modeling) é o termo genérico utilizado para descrever a tecnologia avançada de CAD (Computer-Aided Design) 3D para modelação e gestão de edifícios e informações relacionadas com eles, tal como podemos observar na figura (Fig1). Estes processos abrangem geometria, relações espaciais, informações geográficas, as quantidades e as propriedades construtivas de componentes. Nos sistemas CAD, a geometria é baseada em coordenadas para o desenvolvimento de entidades gráficas, formando elementos de representação (paredes, portas, lajes, etc.). A alteração de um projeto desenvolvido implica diversas modificações manuais dos objetos representados. Fig. 1 :. Comparaçao entre um desenho 2D e um modelo 3D da conexão de aço do Denver Art Museum ilustra como é muito mais fácil visualizar objetos complexos, utilizando modelagem 3D Numa aplicação BIM, a conceção do edifício é feita através da agregação dos elementos construtivos, tanto em duas dimensões, como em três. Para cada elemento construtivo, por exemplo uma parede, é possível especificar não só os parâmetros geométricos como a espessura, o comprimento e a altura. Por sua vez, pode especificar também outros tipos de parâmetros, como o material da parede, as texturas da superfície, propriedades térmicas e acústicas, custos de material e custos de construção, entre outros, permitindo inclusive ao utilizador a introdução de 4

5 parâmetros ao seu critério. Deste modo, os programas mais conhecidos, que serão abordados mais tarde neste relatório, e que permitem este tipo de desenhos (paramétricos) são o Archicad, o Revit, Robot, Solibri e o Naviswork, os quais facilitam o uso de opções avançadas de desenho, construção virtual, programação de custos materiais, mapas de vãos e pormenorização. Efetivamente, as capacidades de visualização dos BIM permitem uma melhor perceção global do modelo integral durante todo o ciclo de vida do edifício, o que significa que é possível retratar várias fases da construção. Outra funcionalidade é a capacidade de efetuar uma inspeção visual, permitindo uma verificação manual de erros de altimetria, erros em ligações entre elementos (Fig. 2), sobreposição de elementos e omissão de elementos Fig. 2:.Uma vantagem do BIM: capacidade de verificação dos erros no projeto. Por outro lado, uma funcionalidade deste tipo permite obter um modelo muito aproximado ao produto final em fases mais adiantadas do projeto, como se pode observar na imagem abaixo. Fig.3:.Produto final do projeto utilizando BIM 5

6 Os modelos BIM são diferentes dos sistemas de CAD tradicionais, na medida em que permitem um desenho automatizado, mudando algo no modelo automaticamente e modificando todos os desenhos técnicos e vice-versa. A evolução dos sistemas BIM e a adoção dos mesmos pelas empresas, quer nacionais, quer internacionais, de projeto e construção civil tornam necessária a revisão dos processos de trabalho, incluindo a colaboração entre os agentes participantes (projetistas, construtores, arquitetos, etc). O BIM pressupõe que, quando o arquiteto modela o edifício virtual, utilizando ferramentas tridimensionais (Revit, Archicad, entre outras), toda a informação necessária à representação gráfica (desenhos rigorosos), à análise construtiva, à quantificação de trabalhos e tempos de mão-de-obra, desde a fase inicial do empreendimento até a sua conclusão, ou até mesmo ao processo de desmontagem ao fim do ciclo de vida útil, se encontra no modelo. Assim, assenta a ideia de integrar toda a informação relacionada com um edifício num só modelo digital. 6

7 2 Origem do BIM A origem do conceito BIM remonta para as teorias desenvolvidas desde os finais da década de 70 por Charles M. Eastman sobre modelação de dados de produtos da construção, partilhando os mesmos princípios conceptuais a nível de representação e organização da informação. No entanto, o termo BIM "Building Information Modeling" foi utilizado pela primeira vez por um arquiteto da Autodesk, Phil Berstein, sendo depois generalizado por Jerry Laiserin, como um nome comum para a representação digital dos processos de construção, facilitando o intercâmbio e a conjugação de informação em formato digital. Deste modo, a primeira aplicação BIM estava sob o conceito de Edifício Virtual do ArchiCAD Graphisoft, estreando em Atualmente, este modelo de informação de construção tem revolucionado o mundo audiovisual. O BIM é descrito como uma representação digital de características físicas e funcionais de uma instalação. Como tal, estes processos de produção servem como uma fonte de conhecimento compartilhado para obter informações sobre uma instalação.. De facto, a necessidade de criar um modelo central representativo dos processos de construção, levou a que se percebesse a importância em abandonar a simples representação de elementos através de linhas, formas e texto, e se passasse a representar um modelo como uma associação de elementos individuais, através de uma modelação orientada por objetos. 7

8 3 Expansão do BIM no Mundo Para os construtores, o BIM significa um aumento da precisão durante a construção, com menos desperdício de tempo, de materiais e de redução de alterações durante a execução das obras, ou seja, as suas numerosas potenciais vantagens traduzem a atração cada vez maior dos profissionais de arquitetura, engenharia e construção em todo o mundo. Nos países da Ásia Meridional, a Índia destaca-se, já que possui um mercado emergente no que toca a construção de um enorme potencial para o desenvolvimento em grande escala, residencial e comercial (devido ao seu crescimento populacional e económico). Neste país, o BIM é conhecido também por VDC (Design Virtual de Construção). Tem técnicos muitos qualificados, e experientes em BIM, que estão a implementar esta tecnologia em projetos de construção indianos e que também auxiliam os EUA, Austrália, Reino Unido, Médio Oriente, Singapura e Norte da África para projetar e fornecer projetos de construção usando esta tecnologia. Do mesmo modo, o BIM tem, recentemente, ganho força no setor de construção no Reino Unido, especialmente com a legislação governamental iminente, que encoraja o uso deste modelo. A maioria do trabalho nessa área, atualmente, concentra-se na implementação do BIM para novos projetos de construção. No entanto, metade de todo o trabalho de construção envolve a adaptação de uma estrutura já existente. Isto é, especialmente, em cidades onde uma grande quantidade de construções, em locais privilegiados, já existe, e torna-se mais económico em termos de fatores, quer de custo, quer ambientais, para prosseguir esta forma de desenvolvimento. Relativamente à América do Norte, a associação geral de construtores civis dos EUA têm desenvolvido diversas definições de trabalho de Modelo de Informação da Construção (BIM), que se descrevem geralmente como um objeto orientado a ferramentas de desenvolvimento de construção que utiliza diferentes conceitos dimensionais (3D, 4D e até 5D) de modelagem, tecnologia da informação e interoperabilidade de software para projetar, construir e operar um projeto de construção, bem como comunicar os seus detalhes. O principal objetivo é juntar as 8

9 equipas desde cedo no projeto. A total implementação do BIM também requer que as equipas de projeto colaborem desde a fase de conceção e formulem a partilha de modelos. O Instituto Americano dos Arquitetos definiu o BIM como "uma tecnologia baseada no modelo associado a um banco de dados de informações sobre o projeto". Relativamente à China, pode se dizer que parece estar bem posicionada para integrar o BIM rapidamente - um sector da construção em rápido movimento e um investimento significativo em infra estruturas, juntamente com um forte apoio governamental e com uma cultura baseada na confiança e pragmática, que são boas bases para uma rápida implementação. À parte de alguns esforços organizados de associações profissionais, o que se vê no Brasil são iniciativas de escritórios de projetos, grandes incorporadoras e construtoras, no sentido de experimentar essa tecnologia, procurando utilizá-la em projetos piloto. Há registo de vários casos de sucesso, mas o BIM ainda não faz parte da rotina do processo de trabalho das empresas brasileiras. No entanto, já está claro que a tendência de adoção dessa tecnologia é irreversível. Em Portugal, além do uso da metodologia BIM na fase de projeto ser bastante reduzida em comparação com outros países, na fase de construção e direção de obra é quase nula. Fig. 4:.Uso do BIM em alguns países do mundo. 9

10 4 Softwares integrados no sistema BIM Neste capitulo vamos falar sobre os vários tipos de softwares do sistema BIM e sobre as suas vantagens. 4.1 Navis Ao utilizar o Navisworks, software de desenho de projeto desenvolvido pela Autodesk, os profissionais da área podem unir as suas contribuições num único modelo de construção, que é rico em informações. Este programa oferece uma busca poderosa, navegação e ferramentas de visualização que suportam um difícil confronto e deteção de apuramento, oferecendo também, monitoramento e ferramentas abrangentes de fluxo de trabalho para relatar e acompanhar problemas identificados. Este programa apoia a criação de um modelo único e coordenado para facilitar a colaboração, incentivando a aprendizagem compartilhada e ajudar a fornecer uma plataforma para fluxos de trabalho interdisciplinares, ou seja, possui um conjunto abrangente de integração, análise e ferramentas de comunicação que ajuda as equipas a resolver melhor conflitos e projetos de plano antes do início da construção. Assim, com uma programação abrangente, com as capacidades de custos, animação e visualização, podemos demonstrar a intenção do projeto, simulando a previsão da construção. Fig. 5:. O software navisworks integra e compartilha todos os dados do projeto sendo uma mais valia para os profissionais da área da construção. 10

11 O Navisworks fornece uma gama abrangente de marcação, revisão e ferramentas de comentários para apoiar a colaboração entre todas as disciplinas do projeto. Facilita a visualização em tempo real e revisão do projeto inteiro, para melhorar a comunicação e colaboração desde a conceção até a operação. 4.2 Revit Saindo dos softwares básicos e entrando no mundo do BIM temos o primeiro da especialidade, o Revit. O Revit é um software para arquitetura e engenharia, atualmente desenvolvido pela Autodesk, e que permite ao utilizador criar, utilizando a modelagem paramétrica de elementos. Esta tecnologia fornece aos profissionais da construção, ferramentas para avaliar a possibilidade de construção e design do projeto antes do início da sua edificação. Constituído para suportar o BIM na construção, o Revit ajuda a usar métodos inteligentes para compreender mais rapidamente os meios e materiais, e, assim, realizar um projeto de design que melhora a entrega do projeto. Assim, permite a divisão e manipulação de objetos para representar com mais precisão os métodos de construção. Com a sua utilização é possível preparar desenhos de fabricação com as características que lhe dão maior flexibilidade na documentação para uma fácil montagem de elementos do modelo. Aliás, é um único arquivo de dados que pode ser partilhado entre vários utilizadores. Desta forma, planos, seções, elevações e legendas, são todos interligados, e se um utilizador fizer uma mudança de um ponto de vista, os outros pontos de vista serão atualizados automaticamente. Entretanto, a base do edifício é traçada utilizando objetos 3D para criar paredes, pavimentos, tetos, estruturas, janelas, portas e outros objetos, conforme necessário. Geralmente, quando um componente do projeto vai ser visto em mais do que um ponto de vista, este será criado usando um objeto 3D. Quando a base de dados de um projeto é partilhada, é criado um arquivo central que armazena a 11

12 cópia original do projeto. Cada utilizador trabalha com uma cópia do arquivo central e cada um guarda a sua alteração no arquivo central. O Revit verifica no arquivo central sempre que um dos utilizadores começa a trabalhar num objeto do banco de dados para ver se outro está a editar o mesmo objeto. Este procedimento evita que duas pessoas façam a mesma alteração simultaneamente e evita conflitos, complementando a ideia do parágrafo anterior. Contudo, o Revit utiliza a extensão RVT para armazenar os seus arquivos, que oferece um sistema gráfico aberto para a conceção do projeto e realização da forma, bem como a oportunidade de expressar a intenção do desenho em níveis crescentes, detalhadamente. Fig. 6:. Com o Revit, uma mudança em qualquer lugar do projeto refletirá por todo o projeto, instantaneamente. As vantagens deste software são, a facilidade de desenhar e a funcionalidade, pois permite, exemplificando, inserir as portas nos seus lugares e ver as paredes a afastarem-se automaticamente, entre outras facilidades, como a perspetiva que surge naturalmente ao longo do desenho. No entanto, é importante salientar que na maioria das vezes, as vistas e cortes que são gerados a partir da planta precisam de ser 12

13 ajustadas, uma vez que não ficam totalmente perfeitas de acordo com as normas de desenho. 4.3 Archicad O principal concorrente do Autodesk Revit, é o software da Graphisoft Archicad. Este software utiliza a linguagem dos arquitetos e engenheiros, dando-lhes maior controle sobre o projeto, e mantendo a precisão e a eficiência na documentação. Permite, ainda, a construção de paredes, andares, portas, janelas e coberturas, estando vinculado ao banco de dados centralizado. O Archicad gera automaticamente cortes, plantas de executivo, listas de componentes, tabelas de esquadrias, animações e cenas de realidade virtual. Isso significa que, quando se está a projetar, há criação de desenhos para as folhas de documentação, evitando-se o desenho repetitivo e monótono. Portanto, aquando da modificação no edifício virtual, os desenhos são atualizados (devido à verificação do modelo virtual). Fig. 7:. Archicad é o produto CAD capaz de criar dois desenhos 2D e geometria 3D paramétrica Com o edifico virtual, pode-se dispor de mais tempo para conceção do projeto, pois ao criar-se o modelo, a representação gráfica dos desenhos é gerada automaticamente e isso faz com que a criação possa ser melhor trabalhada. Além 13

14 disso, o cliente receberá não somente a planta, mas também um passeio virtual dentro do ambiente. Fig. 8:.Exemplo de um projeto onde foi utilizado o software Archicad 4.4 Robot O software Robot Structural Analysis desenvolvido, por sua vez, pela Autodesk, oferece aos engenheiros estruturais, recursos avançados de análise e simulação de construções para estruturas grandes e complexas. Este software oferece um fluxo de trabalho mais suave, bem como a interoperabilidade com o software Autodesk Revit para estender o processo de modelagem de informação da construção, e facilitando, deste modo, a realização com mais agilidade, da simulação e analise completa de diversas estruturas, por parte dos engenheiros. O Robot Structural Analysis permite que os utilizadores analisem uma vasta gama de estruturas, aliás, o próprio software inclui recursos especificamente criados para modelagem, analise e projeto de edifícios. A configuração da informação do edifício do projeto inclui vistas do chão para criar mais facilmente colunas e gerar enquadramentos de feixes. 14

15 Fig. 9:. Robot Structural Analysis professional, uma ferramenta mais eficiente para uma analise mais exigente de estruturas. Ao contrário do Robot Structural Analysis, o Robot Structural Analysis Professional (Fig9) é uma nova ferramenta, mais fácil de usar e eficiente para a análise linear geral estática. Além disso, os engenheiros podem explorar e projetar melhores alternativas e investigar o comportamento linear e não linear de uma estrutura. O software permite a análise simples e eficaz de varias situações e fornece ferramentas de ponta para a análise dinâmica e exigente de qualquer tipo de estrutura. 4.5 Solibri Solibri é um software desenvolvido pela empresa Checker e permite verificar potenciais problemas, conflitos ou violações de código de projeto. Incluí também a visualização, passo a passo, da deteção de interferências, e possui a capacidade de comparação de modelos. O sistema oferece uma visualização fácil, com uma funcionalidade intuitiva. Deste modo, com um único clique do rato, o sistema de raios- 15

16 X do modelo de construção revela as possíveis falhas e pontos fracos no projeto, destacando os componentes em conflito e garantindo que o modelo está de acordo com os códigos de construção e melhores práticas da organização. A sua importância aumenta ao longo do ciclo de vida de um edifício. É amplamente utilizado por um número crescente de proprietário do edifício, utilizadores, empresas de construção, arquitetos e empresas de engenharia. Basicamente, é uma ferramenta valiosa para proprietários de edifícios correntes cujos projetos estejam contra os requisitos do programa, arquitetos e engenheiros cujo custo depende da alta qualidade dos modelos de informação de edifícios 3D, as empresas de construção que obtém estimativas sobre custos, e para as operações de gestão de instalações de para a verificação do ciclo de vida e sustentabilidade dos materiais. Fig. 10:. Com a ajuda de Solibri o cliente pode economizar tempo e dinheiro na implantação (BIM) e desfrutar de um rápido retorno do investimento. 16

17 Conclusão Através deste trabalho de investigação que nos foi proposto no âmbito da unidade curricular Projecto FEUP, desenvolvemos os nossos conhecimentos acerca do modelo BIM (Bulding Information Model). No final da realização deste trabalho, conseguimos chegar a conclusão da importância do BIM no mundo de trabalho, podemos mesmo afirmar que o BIM representa para a engenharia civil, o mesmo que a descoberta do DNA representa para a revolução das ciências biológicas. Portanto, na área da construção pode estar em curso uma revolução da informação, proporcionada por este modelo. Esta comparação pode eventualmente parecer exagerada mas não para os profissionais da área, e só conseguimos concluir tal coisa a partir do desenvolvimento deste tema. Além disso, cada um de nós desenvolveu mais ao pormenor vários tipos de programas do tipo BIM- Revit, Solibri, Robot, Navisworks e Archicad- que foram propostos pelos nossos monitores. Foi uma forma de vermos uma aplicação prática do dia-a-dia de um profissional de Engenharia Civil. A principal dificuldade que encontrámos durante o desenvolvimento deste trabalho foi a pesquisa e seleção de informação na Internet, livros e entrevistas. Para concluir, consideramos a unidade curricular Projeto FEUP uma peça vital na integração de um estudante da FEUP, quer a nível social, quer a nível académico. Tal como nós nos ficamos a conhecer melhor, também os elementos dos restantes grupos ficaram. É sem dúvida uma ótima forma de integração na nova faculdade e todos concordam que foi uma ótima experiencia. 17

18 Bibliografia o (consultado a 11/09/2012) o (consultado a 11/09/2012) o (consultado a 11/09/2012) o (consultado a 10/09/2012) o (consultado a 11/09/2012) o (consultado a 13/09/2012) o (consultado a 13/09/2012) o consultado a 10/09/2012) o (consultado a 11/09/2012) o (consultado a 16/09/2012) o (consultado a 10/09/2012) o (consultado a 18/09/2012) 18