PROJETOS PARA PRODUÇÃO COM FORMAS METÁLICAS MISTAS USANDO A MODELAGEM BIM PARA ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO.

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1 1º Simpósio Brasileiro de Tecnologia da Informação e Comunicação na Construção 10º Simpósio Brasileiro de Gestão e Economia da Construção 8 a 10 de novembro de 2017 Fortaleza Ceará Brasil PROJETOS PARA PRODUÇÃO COM FORMAS METÁLICAS MISTAS USANDO A MODELAGEM BIM PARA ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO. ARANTES, Eduardo (1); SANTOS, Kenned (2); VASCONCELOS, Alexandre (3); SANTOS, Keliton (4) (1) Doutorado, UFMG, (31) , arantes@demc.ufmg.br (2) Engenheiro Civil, UFMG, (31) , kennedsantos@yahoo.com.br, (3) Arquiteto, UFMG, (31) alexandre.almeidav@gmail.com, (4) Engenheiro Civil, Faculdades Kennedy, (31) , keliton.ec@gmail.com RESUMO O objetivo desse trabalho é apresentar um processo de implementação de projetos para produção com formas metálicas mistas para concreto armado, via recursos e plataformas de modelagem BIM. A proposta visa reduzir prazo na etapa da concepção de projeto e fornecer precisão nos quantitativos de materiais. Além disso, a pesquisa busca facilidades na: visualização pela apresentação do projeto em 3D, elaboração de detalhamentos de forma simplificada, compatibilização de projetos e execução da obra. A pesquisa encontra-se em andamento e o foco do trabalho é desenvolver ferramentas para geração automática de formas metálicas mistas e simulações em BIM 4D. O trabalho mostra que, no mercado da construção, faltam soluções de projetos para produção de forma, evitando-se assim desperdícios, planejamento equivocados e atrasos em cronogramas de obras (Neiva Neto, 2014). Como fontes da pesquisa, foram realizadas entrevistas semi-estruturadas com projetistas e montadores, bem como análise minuciosa do processo de montagem e tipologia das formas para concreto armado. Foi utilizada a plataforma Revit (Autodesk), com foco na modelagem de objetos parede de cortina (Curtain Wall). O cruzamento de informações advindas do domínio da modelagem, associado a análise do processo de montagem das formas, viabilizou a elaboração da biblioteca de componentes BIM, em Nível de Desenvolvimento 400 (ND400), com instruções de modelagem específica. Os resultados da implementação em projetos mostraram: melhoria no cumprimento de prazos contratuais, redução do retrabalho em projeto e em obra; maior assertividade nas decisões de projeto em fase de produção; impacto positivo no marketing e posicionamento inovador no mercado de engenharia. A pesquisa foi realizada com apoio de duas empresas privadas com participação de alunos e professor do programa de Pós-Graduação em Construção Civil do DEMC/UFMG. Palavras-chave: BIM, Forma mista metálica, Projeto de produção, Biblioteca de componentes, Planejamento e controle ABSTRACT The objective of this work is to present a process of implementation of projects for production with mixed metallic forms for reinforced concrete, via resources and BIM modeling platforms. The proposal aims to reduce deadline at the project design stage and provide accuracy in the quantitative materials. In addition, the research looks for facilities in: visualization by the presentation of the project in 3D, preparation of simplified details, compatibility of projects and execution of the work. The research is underway and the focus of the work is to develop tools for automatic generation of mixed metal forms and simulations in BIM 4D. The work shows that, in the construction market, there is a lack of design solutions for form production, thus avoiding wastage, mis planning and delays in construction schedules (Neiva Neto, 2014). As sources of the research, semi-structured interviews with designers and assemblers were carried out, as well as a detailed analysis of the assembly process and types of shapes for reinforced concrete. The Revit platform (Autodesk) was used, focusing on the Curtain Wall object modeling. The 356

2 cross-referencing of information from the modeling domain, together with the analysis of the assembly process of the forms, enabled the development of the BIM component library, at Development Level 400 (ND400), with specific modeling instructions. The results of the implementation in projects showed: improvement in the fulfillment of contractual terms, reduction of the rework in project and work; Greater assertiveness in project decisions in the production phase; Positive impact on marketing and innovative positioning in the engineering market. The research was carried out with the support of two private companies with participation of students and theacher of the Graduate Program in Civil Construction of the DEMC / UFMG. Keywords: BIM, Metallic Mixed Form, Production Design, Component Library, Planning and Control 1 INTRODUÇÃO Segundo Neiva Neto (2014), os sistemas de formas para concreto armado existentes no mercado brasileiro compõem até 30% do custo das obras de estruturas de concreto armado no país. Porém, construtoras geralmente não dão a devida atenção a essa disciplina, pois são poucos os casos em que o projeto para esse fim é desenvolvido e quando o é, geralmente carece de detalhamento e precisão. Isso resulta em desperdícios, falta de planejamento e atrasos nos cronogramas gerais das obras. Neste caso foi incorporado os preceitos da Modelagem da Informação da Construção (BIM) no Projeto Construtivo de Formas de Madeira. Tendo em vista a observação da não utilização pelas empresas do segmento de formas metálicas mistas a modelagem BIM para elaboração dos projetos, a necessidade de ganho de produção e a melhor apresentação de detalhamentos nos projetos, este trabalho vem com uma proposta de apresentar um processo de implementação de projetos para produção com formas metálicas mistas para concreto armado via recursos e plataformas de modelagem BIM. A pesquisa está em desenvolvimento e busca facilidades na: visualização pela apresentação do projeto em 3D, simulações em 4D, elaboração de detalhamentos de forma simplificada, compatibilização de projetos com acompanhamento da execução da obra. 2 O SISTEMA DE FORMAS METÁLICAS MISTAS O sistema de fôrmas apresentado neste trabalho é composto por painéis com moldura em aço e compensado plastificado de 12 mm, larguras que variam de 10 a 80 cm e altura de 1,20m e 1,30m, possibilitando diversas adaptações para modelagem da estrutura. Os painéis são principalmente fixados uns aos outros por meio de clips que é uma peça de simples e rápido encaixe, barras de ancoragem e porcas de ancoragem, gerando um índice de produtividade bem superior ao do uso de fôrmas convencionais. É utilizado também outros acessórios como: peças de canto externo e interno, olhais, demais peças de ligação, perfis metálicos para alinhamento horizontal e vertical, aprumadores e escoras. Trata-se de um sistema que necessita de uma mão de obra pouco especializada para a montagem e desmontagem devido a facilidade de encaixe das peças e acessórios. Para a montagem, há a necessidade de um projeto técnico especificando materiais e quantitativos a serem utilizadas e demonstração de detalhamentos o que gerou a motivação para a elaboração dos projetos em BIM. 357

3 3 MOTIVAÇÃO PARA ELABORAÇÃO DE PROJETOS EM BIM Foi observado no mercado que as empresas e projetistas utilizam ferramentas computacionais baseadas em Computer Aided Design (CAD), usando somente recursos em 2D. Diante disso, foi estudado a implantação de um programa que pudesse fornecer maior produtividade, detalhamento de forma simples e com a geração de tabelas de quantitativos de forma automática. Manzione (2013), cita que o planejamento e controle do processo de projeto aborda uma estrutura conceitual que considera tanto o processo de gestão quanto o processo de modelagem. Nesse contexto e na busca pela otimização e precisão no projeto buscou-se o uso da plataforma BIM que se fundamenta na modelagem e simulação do modelo de informação da construção capaz de ser compartilhado e acompanhado de forma interativa no processo de projeto. 4 DESENVOLVIMENTO NA PLATAFORMA BIM COM O USO DO REVIT Neste trabalho, foram desenvolvidos componentes de formas metálicas mistas em uma ferramenta BIM e criou-se um método para a documentação, quantificação e a simulação do modelo 3D. Com a meta de reduzir prazos de elaboração das formas e otimizar o processo foram elaboradas bibliotecas com acessórios e modelagem de objetos parede de cortina (Curtain Wall) pela plataforma Revit que produziu, ao final do processo, tabelas de quatitativos automatizadas. Monteiro e Poças Martins (2013) citam a importância do levantamento de quantidades nas diferentes fases do ciclo de vida do empreendimento: nas fases iniciais, as quantidades são utilizadas para obter a primeira estimativa de custos do projeto; na fase de propostas, os dados são base, tanto para o orçamento do empreendimento, quanto para a definição do prazo de construção e, por fim, durante a etapa construtiva, as quantidades são essenciais para um controle de custos bem executado, bem como para produzir indicadores de custo e prazo para o gerenciamento do projeto. O desenvolvimento de componentes BIM possibilita a quebra de barreiras de comunicação e compatibilização de projetos. A facilidade de trocas de informações, fluxos de trabalho e otimização do processo de projeto, demonstra a potencialidade que a modelagem da informação traduz para a inovação tecnológica na construção civil. Vale destacar que a plataforma Revit possui potencial paramétrico para criação de um modelo orientado a objetos, incluindo parâmetros geométricos e não geométricos, aliados a funções aritméticas e booleanas em um ambiente de modelagem de famílias de objetos intuitivo e de fácil compreensão. Foi criado, conforme pode ser visto na Figura 1, pelo comando Curtain Wall, a composição do painel básico para as formas metálicas. A escolha por esse comando é devido ao fato de ser organizado por eixos (gridlines) verticais e horizontais. Nesses eixos do Curtain Wall é possível organizar o componente BIM utilizando subcomponentes chamados de mullions (montantes) e panels (painéis). O comando de parede cortina é mais conhecido pela utilização para modelagem de sistemas de fachada complexos que envolvam sistema construtivos de perfis de sustentação e painéis de vidro. Ao analisar o método de montagem e da tipologia das fôrmas em projeto, optouse pela utilização do Curtain Wall sem ativar a opção dos montantes, e modelando a família do painel com diversos acessórios atrelados a parâmetros para otimizar o processo de modelagem. 358

4 Figura 1 Composição da Família de Painéis para Curtain Wall Durante a elaboração do projeto, conforme pode ser visto na Figura 2, é feito a inserção dos demais acessórios que compõem o sistema formando a estrutura montada, como por exemplo: viga de alinhamento (da categoria structural framing), escora metálica (da categoria structural stiffener), parede de concreto (categoria basic wall). Esses são componentes BIM ou famílias externas a modelagem do comando Curtain Wall, portanto modelados de maneira separada. Para inserir a viga de alinhamento e a escora, foi adotado a inserção em plano de referência ou de trabalho. Com isso, é possível inserir o componente em vista posterior do painel de maneira cujo plano da estrutura do painel é reconhecido automaticamente. Contudo, recomenda-se a inserção da escora ser executada em planta. Vale ressaltar que as famílias desses acessórios foram elaboradas com parâmetros que atribuem possibilidade de modificar seus valores de forma que cada componente pode mudar de maneira independente um do outro com a mesma tipologia. E essas variações são listadas para a extração de quantitativos, o que proporciona ao projetista liberdade, no momento da modelagem e assertividade no momento da extração de quantitativos. Figura 2 Montagem da Estrutura para Concretagem No estudo em questão foi elaborado um arquivo padrão (template), com a modelagem de alguns projetos típicos, tais como: parede de contenção, caixa d água circular, piscina, dentre outros. Esses projetos típicos modelados servem de referência para um novo projeto, economizando tempo na elaboração de novos projetos. 359

5 As Figuras 3, 4, 5 e 6 mostram as partes de uma estrutura modelada com visualização de detalhamentos possibilitando a checagem do sistema de montagem. Figura 3 Estrutura Montada com Detalhamentos De acordo com a dinâmica de montagem, pode-se ativar e desativar a quantidade de clips, barras e porcas de ancoragem que fazem parte do travamento das formas. Figura 4 Controle de Acessórios Figura 5 Controle do Tipo de Acessórios 360

6 Figura 6 Controle das Barras e Porcas de Ancoragem Conforme é mostrado na Tabela 1, à medida que são elaborados os projetos de forma, a tabela com as características de cada painel é criada de forma automática, com o fornecimento dos quantitativos e tipos de formas. Tabela 1 Quantitativo de Formas e Especificação das Mesmas Da mesma forma, isso ocorre com a lista de acessórios, que se tem a quantidade e o tipo de cada item a ser utilizado durante a modelagem conforme mostrado na tabela 2. Tabela 2 Quantitativo de Acessórios e Especificação dos Mesmos 361

7 5 BENEFÍCIOS COM A MODELAGEM DE FORMAS EM BIM Como benefício foi identificado uma redução significativa no tempo para o desenvolvimento dos projetos em relação ao CAD 2D. Como a pesquisa encontra-se em andamento, está sendo contabilizado o tempo com diversos tipos de projetos com diferentes graus de complexidade para um resultado mais preciso. Foi identificado um ganho também com relação ao treinamento da equipe na elaboração do projeto de forma metálica mista. Ou seja, a utilização de uma base de trabalho (template) tornou mais ágil o reconhecimento e uso dos componentes no processo de execução do projeto. Outro ponto que se destaca diz respeito à obtenção de detalhamentos do projeto de formas devido à geração de cortes automáticos com riqueza e precisão de detalhes. Na mesma direção, constatou-se que, nas reuniões que antecedem o fechamento do contrato com o cliente, a apresentação do projeto modelado em BIM facilita a tomadas de decisões pelo uso das formas metálicas mistas, considerando que o custo em relação a outros sistemas é viável, devido à rapidez de execução, aliado a um bom planejamento e controle de obra. Os procedimentos usados para a identificação dos benefícios ocorreram principalmente durante etapa de treinamento. Neste os projetistas modelaram um projeto de piscina e contenção em BIM, que já haviam sido concebidos em CAD 2D, comparando que, no método tradicional o processo tomou aproximadamente 10 horas para finalizar os desenhos e planilhas de quantitativos, e com o BIM, o mesmo trabalho, foi desenvolvido num período de 4 horas. Evidenciando um ganho de hora de trabalho de aproximadamente 60%. Também como os projetos foram executados em obra, houve a oportunidade de se observar e discutir os detalhamentos e desenvolvimento do trabalho de montagem das formas com engenheiros, mestres e encarregados de obra do qual pode-se verificar na prática os benefícios. 6 REFLEXOS NA EXECUÇÃO DO PROJETO EM OBRA Durante a execução da montagem da forma metálica mista foi observado melhor entendimento das particularidades do projeto, devido aos detalhamentos em 3D, visualização dos cortes e facilidades na montagem. Com isso, houve ganhado na produção. Nas Figuras 5 e 6, pode ser observado as formas metálicas mistas montadas e em seguida a estrutura já realizada. Figura 5 Montagem das Formas em Obra Figura 6 Estrutura Concretada 362

8 7 CONSIDERAÇÕES FINAIS SIBRAGEC - SBTIC 2017 de 8 a 10 de Novembro FORTALEZA - CE Analisando os resultados preliminares, foi obtido ganho de tempo na produção dos projetos, facilidade de transmitir conhecimento e treinamento da equipe, com destaque na apresentação dos projetos que favorece ao cliente optar pelo uso das formas metálicas mistas como soluções em obra. A pesquisa encontra-se em andamento e o foco do trabalho é desenvolver ferramentas para geração automática de formas metálicas mistas e simulações em BIM 4D, além do controle de estoque, produtividade e custo que pode ser atrelado ao planejamento e controle da obra. Os resultados da implementação em projetos mostraram: melhoria no cumprimento de prazos contratuais, redução do retrabalho em projeto e em obra; maior assertividade nas decisões de projeto em fase de produção; impacto positivo no marketing e posicionamento inovador no mercado de engenharia. REFERÊNCIAS NBR15696:2009 de fôrmas e escoramentos para estruturas de concreto (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2009) NEIVA NETO, Romeu da Silva. O projeto da produção de formas de estrutura de concreto armado incorporando BIM. Campinas, 2014: Dissertação de Mestrado - Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo da Universidade Estadual de Campinas. 125 p. MANZIONE, Leonardo. Proposição de estrutura conceitual de gestão do processo de projeto colaborativo com o uso do BIM. São Paulo, 2013: Dissertação de Doutorado Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. 325p. MONTEIRO, A.; POÇAS MARTINS, J. A survey on modeling guidelines for quantity takeofforiented BIM-based design. Automation in Construction, v. 35, ISSN ASSAHI, P. N. Sistema de Fôrma para estrutura de concreto. [s.d.]. Disponível em:< Acesso em: 12 maio.2017, EASTMAN, C.; LISTON, K. ; SACKS, R.; TEICHOLZ, P. BIM Handbook: A Guide to Building Information Modeling for Owners, Managers, Designers, Engineers and Contractors. [S.l.] Wiley, v. 2 p SHEATHER, A. Autodesk Revit Structure 3D Detailing : Tips and Tricks You Need to Know. Autodesk University, p. 12, ORIGEM DO ARTIGO O presente artigo é originado de uma prática profissional do qual foi observado uma carência no mercado de projetos para formas metálicas mistas em modelagem BIM. A Pesquisa encontra-se em andamento para o desenvolvimento de uma dissertação de mestrado no programa de Pós Graduação em Construção Civil do DEMC/UFMG. AGRADECIMENTOS (OPCIONAL) Ao apoio da KOS Engenharia, DAV Soluções BIM e DEMC/UFMC através do Prof. Eduardo Arantes. 363