Esta dissertação de mestrado iniciou e se desenvolveu no âmbito da Rede Cooperativa de Pesquisa FINEP TIC-HIS e, mais especificamente, no contexto de estudo do Grupo de Pesquisa em Modelagem da Informação e Colaboração Digital (GMIC) e do Grupo de Pesquisa Habitar Cidades Vivas e + Sustentáveis (HABITARES). Neste contexto projetou-se uma solução de APO integrada a BIM tendo como objeto de estudo o conjunto habitacional CAMPINAS-F do CDHU em Campinas no bairro de Jardim Aparecida em 2012. Estes grupos haviam desenvolvido anteriormente uma APO de modo tradicional neste conjunto habitacional e está APO foi utilizada como referência e modelo para esta pesquisa.
Seguindo o modelo de processo para APO proposto por Preiser, Rabinowitz e White (1988) desenvolveu-se uma avaliação investigativa fazendo uso de questionários e walkthroughs como instrumentos de coleta de dados. A fase de Planejamento foi desenvolvida em conjunto com os grupos de pesquisa GMIC e HABITARES. A fase de Condução da APO foi desenvolvida com o apoio dos alunos de graduação da disciplina CV901 QUALIDADE DE PROJETO do curso de Engenharia Civil da FEC-UNICAMP. Finalmente, a aplicação da APO foi desenvolvida numa Iniciação Científica (FUJIMORI, 2012).
Planejamento da APO Campinas F 4.1.1
Na fase de Planejamento, realizada no primeiro semestre de 2012, os grupos de pesquisa GMIC e HABITARES determinaram o nível de esforço da APO, desenvolveram os instrumentos de coleta de dados e planejaram a pesquisa. A APO foi indicativa. Foram desenvolvidos questionários contemplando questões referentes a satisfação dos usuários relativas às suas moradias como também questões relativas a patologias detectadas nas edificações. Foram elaborados roteiros para walkthroughs. Também nesta etapa foram definidas as equipes responsáveis pelas entrevistas a campo e foi desenvolvida a logística para a coleta de dados a campo.
Condução da APO Campinas F 4.1.2
Na fase de Condução da APO contou-se com o apoio de 32 alunos de graduação cursando a disciplina CV901 QUALIDADE DE PROJETO do curso de Engenharia Civil da FEC- UNICAMP. Tendo em vista o tempo disponível dos alunos na disciplina para condução da APO restrito a duas manhãs, avaliou-se ser viável aplicar os questionários em 10% dos apartamentos do conjunto habitacional e realizar os walkthroughs em todas as quadras do conjunto. A viabilidade desta realização foi verificada durante um pré-teste dos instrumentos de coleta. O pré-teste e a realização efetiva da APO ocorreu no primeiro semestre de 2012. Foram visitados 106 apartamentos, distribuídos igualmente entre orientação leste e oeste e variando entre piso térreo, intermediário (1º. e 2º. andares) e último piso (4º. Andar).
O walkthrough foi realizado no contorno e espaço aberto interno dos quarteirões observando- se durabilidade dos materiais e equipamento da infraestrutura urbana e registro de intervenção dos moradores sobre o espaço aberto. Em cada quadra registrava-se, por trecho de rua, a existência e as condições: do asfalto, lombada, boca de lobo, sarjeta, meio fio, bueiros, calçada, poste de iluminação, hidrante, fechamentos, estacionamento, entrada para o conjunto, lixeira, cavalete, paisagismo, calçamento em torno dos prédios, fachada externa e beiral visível do prédio. O espaço aberto interno ao quarteirão foi avaliado, registrando-se as condições da quadra de esportes, dos acessos, do poste de iluminação, paisagismo, equipamentos de lazer, centro comunitário, fachada externa e beiral visível do prédio.
Aplicação da APO Campinas F 4.1.3
Na fase de Aplicação da APO, calculou-se e comparou-se nos apartamentos o nível de satisfação geral, por quarteirão, por orientação solar e por piso dos apartamentos. Considerou- se também a influência dos perfis de moradores, nos níveis de satisfação calculados, por faixa etária, sexo e nível de escolaridade. Na avaliação de intervenção do espaço aberto, por seu turno, as comparações se deram entre as quadras, e entre estas e o conjunto habitacional em geral, para avaliar e localizar patologias e problemas existentes quanto ao usuário. Exemplos dos resultados desta aplicação são apresentados no Anexo B, tendo sido extraídos do relatório final do trabalho de iniciação científica de Fujimori (2012).
4.2 Projeto Ciclo 1
A questão inicial levantada e discutida para esta pesquisa de mestrado era: como e onde inserir as informações constituintes da APO nos componentes do modelo? Para realizar a modelagem inicial do conjunto habitacional optou-se pelo software de modelagem BIM arquitetônica ARCHICAD. Esta escolha foi baseada em testes comparativos entre os dois
software de modelagem BIM mais utilizados no mercado brasileiro na época (ARCHICAD
versão 15 e Revit versão 2013). Foram comparados modelos do conjunto habitacional considerando o tamanho de arquivos gerados, fluxo direto com planilhas Excel (base documental da APO), e a consistência do modelo IFC gerado (Quadro 11). Nesta avaliação comparativa o software ARCHICAD apresentou melhor desempenho1.
Quadro 11 - Escolha de Software de autoria BIM
Fonte: O autor.
Modelagem inicial – Conjunto Habitacional Campinas F 4.2.1
O Conjunto Habitacional Campinas F está localizado na Microrregião de Campinas no estado do São Paulo, às margens da rodovia Anhanguera, altura do KM 108, (Figura 15), sendo ocupado por 1160 unidades habitacionais de 45 m² (Figura 16), distribuídas em 58 blocos de 5 pavimentos distribuídos em 5 quadras.
1
Com a melhoria contínua dos softwares, esta vantagem foi desfeita ao longo do desenvolvimento desta pesquisa. Desta forma, no Capítulo 6, denominado Avaliação, é realizada uma discussão sobre a utilização de múltiplos softwares BIM para o desenvolvimento da solução aqui projetada.
Figura 15 - Conjunto Habitacional Campinas F
Fonte: O autor.
Figura 16 - Planta do Bloco tipo do Conjunto Habitacional Campinas F
Fonte: O autor.
Inicialmente, todo o conjunto habitacional Campinas F foi modelado no software de autoria BIM ARCHICAD versão 15 (Figura 17).
Figura 17 - Modelo de informação do Conjunto habitacional Campinas F
Fonte: O autor.
Mapa Interativo 4.2.2
Nesta seção destaca-se um recurso característico de software de autoria BIM que será muito utilizado neste experimento, o recurso que lista e quantifica os componentes e propriedades do modelo de informação (lajes, paredes, portas, janelas, etc.), gerando tabelas e relatórios relacionados a esses elementos listados. No software de autoria BIM ARCHICAD, este recurso é denominado Mapa Interativo.
A forma (conteúdo e estrutura) de um Mapa Interativo (Figura 18) é estabelecida pelo usuário a partir de suas necessidades e conveniências, sendo possível listar objetos específicos, ou combinações de objetos, tanto como listar as propriedades que caracterizam estes objetos.
Figura 18 - Exemplo de Mapa Interativo de paredes (ARCHICAD)
Fonte: O autor.
As montagens de Mapas Interativos mais específicos com descrições operacionais mais detalhadas serão demonstradas em seções posteriores.
Inclusão de dados no modelo (Propriedades) 4.2.3
A abordagem inicial formulada para incluir as informações da APO no modelo foi categorizar as questões de APO em 3 grupos (identificação, satisfação e patologias) e convertê-las em propriedades IFC, sendo criadas e inseridas em todos os componentes do modelo de informação, relacionando-as aos componentes correspondentes (Quadro 12). As informações de identificação e satisfação associam-se com o apartamento, e, portanto, foram relacionadas ao componente ZONA. As informações relativas as patologias eram associadas a componentes arquitetônicos específicos, e, nessa medida, relacionadas a objetos.
Quadro 12 - Categorias de questões e propriedades
Fonte: O autor.
Em razão da grande escala do conjunto habitacional a ser modelado (1160 unidades habitacionais) e o grau de complexidade para individualização e identificação de cada componente no contexto de desenvolvimento da APO (29.580 paredes, 4.640 portas e 5.168 janelas) a abordagem de associar as patologias aos componentes adquiriu vulto em escala. Considerando a utilização de Mapas Interativos para o manuseio destes componentes e patologias associadas, uma análise inicial indicou a produção de listagens extensas, aumentando o grau de complexidade de organização e manuseio das propriedades a serem trabalhadas.
As informações referentes à APO não são informações que se caracterizam como informações geométricas dos componentes estruturais do modelo de informação, portanto não existe a obrigatoriedade de que sejam atreladas a estes componentes (paredes, portas, janelas, etc.). A fonte destas informações é o indivíduo que ocupa o espaço avaliado. As respostas são estruturadas a partir de um ponto de vista e percepção individuais sobre o espaço ocupado, e mesmo as informações referentes às patologias não são geométricas, são informativas, pois observadas pelos indivíduos responsáveis pela condução da APO durante a entrevista.
Confrontando estas premissas avaliou-se uma solução alternativa que seria orientar todas as questões da APO (identificação, percepção, satisfação do usuário e patologias) para o componente Zona, pois a função deste componente é de identificar e caracterizar espaços. Além de fazer a leitura destes espaços o componente Zona incorpora informações alfanuméricas, conseguindo identificar o volume do espaço, o perímetro, janelas, portas e
objetos colocados dentro dele, materiais de revestimento de paredes, pavimentos, tetos, e muitos outros dados que serão utilizados nos mapas de quantidades do projeto como também viabilizam avaliações de desempenho térmico, luminoso, etc.
Desta forma, atualizou-se a estratégia adotada concentrando-se todas as informações apenas no componente Zona, mesmo aquelas relacionadas as patologias do modelo avaliado. Simplificou-se, assim, o manuseio das propriedades criadas e o manuseio de listagens geradas pelos Mapas Interativos reduzindo-se o número de componentes a serem listados (Quadro 13).
Quadro 13 - Categorias de questões e propriedades
Fonte: O autor.
Neste ciclo optou-se também pela inclusão de uma Zona única para cada uma das unidades habitacionais (Figura 19), concentrando nestas Zonas todas as questões referentes a satisfação e patologias
Figura 19 - Inclusão de uma única Zona integral para cada unidade habitacional
Criando propriedades IFC 4.2.4
Utilizando o recurso Gestor de propriedade IFC do ARCHICAD, todas as questões utilizadas no questionário da APO foram convertidas em propriedades IFC dos componentes Zona do modelo. Na janela de interface do recurso Gestor de Propriedades IFC (Figura 20), foi criado um grupo (APO_SAT), e neste grupo incluídas todas as propriedades equivalentes às questões da APO. Estas propriedades serão reconhecidas pelos Mapas Interativos para que possam ser organizadas e manuseadas gerando tabelas em formato de planilha eletrônica (documento Excel).
A exemplo, na Figura 20, no campo Nome de Conjunto relaciona-se o nome do grupo que pertencerá a nova propriedade (APO_SAT), no campo Nome da Propriedade é inserido o enunciado da questão, no campo Tipo de Propriedade tem-se a resposta e no campo tipo de valor atribui-se a categoria de IFC a qual a resposta pertence (texto, números inteiros, números reais, etc.).
Figura 20- Janela de interface do recurso Gestor de propriedade IFC
Propriedades criadas, validação de integridade e interoperabilidade 4.2.5
Os Mapas Interativos permitem arranjos segundo os critérios estabelecidos para gerar tabelas. Criou-se, por exemplo, um Mapa Interativo no software ARCHICAD, a partir das propriedades IFC do grupo APO_SAT, consequentemente gerando tabelas contendo apenas as propriedades de satisfação. Nesta fase inicial do experimento os enunciados das questões foram substituídos pelos números correspondentes do questionário original utilizados na APO.
Neste caso, adotou-se a seguinte configuração: a primeira coluna contém as zonas identificadas pelo seu número (01, 02, 03, etc.) e nas colunas seguintes as questões identificadas inicialmente apenas pela numeração (Q01, Q02, Q03, etc.). As linhas alocarão as respostas das questões correspondentes a cada uma das Zonas da primeira coluna (Figura 21).
Figura 21 - Mapa Interativo com propriedades IFC (gera planilha Excel)
Fonte: O autor.
Interoperabilidade e IFC 4.2.6
O Solibri Model Checker é um software específico para checagem e validações de um modelo BIM e compatibilização de disciplinas em modelos BIM multidisciplinares. Nesta etapa, o
arquivo IFC gerado a partir do recurso de exportação no ARCHICAD foi avaliado no
software Solibri Model Checker. Foi avaliada a integridade das propriedades (questões da
APO) no modelo em arquivos IFC. Com este procedimento buscou-se a constatação de que as propriedades introduzidas não ficassem restritas apenas ao formato ou esquema de dados PLN do ARCHICAD, e que também migrassem para o Solibri Model Checker de forma integral. Esta característica de interoperabilidade é essencial para que em futuras etapas as informações da APO pudessem ser manuseadas, organizadas e avaliadas mediante regras criadas no Solibri
Model Checker, assim como exportadas para outras plataformas.
Constatou-se que o conjunto de propriedades APO_SAT, (conjunto criado para a introdução de propriedades IFC) que contém todas as questões da APO inseridas no modelo em formato PLN do ARCHICAD e posteriormente exportadas em IFC, foram reconhecidas integralmente pelo Solibri Model Checker. Validando, desta forma, a integridade das propriedades criadas. Portanto, foi reforçado o conceito de interoperabilidade por meio de esquema de dados abertos (Figura 22).
Figura 22 - Componente Zona e propriedades IFC no Solibri Model Viewer
Fonte: O autor.
Projeto para planejamento de APO 4.2.7
O planejamento da APO deve seguir as etapas estabelecidas na seção 2.1.3 que incluem: reconhecimento e estudo de viabilidade, definição e determinação de recursos e definição dos métodos de coleta e análise dos dados. Esta pesquisa propõe uma atualização do instrumento
Questionário (tradicional), para coleta de dados. Para a incorporação de BIM neste processo de coleta e análise será necessário o ajuste do modelo de informação do ambiente construído em avaliação (neste caso, o conjunto habitacional) e a inclusão das questões dos questionários como estabelecido nos procedimentos descritos nas seções 4.2.3, 4.2.4 e 4.2.5.
Projeto para condução de APO 4.2.8
Com as questões da APO convertidas propriedades e agrupadas em Mapas Interativos exportados para planilhas Excel, a fase de Condução de APO em BIM poderá ser executada através da distribuição de cópias destes questionários em Excel para que as equipes em campo utilizem meios eletrônicos para o recebimento, manuseio e envio de documentos Excel (Figura 23).
Figura 23 - Projeto para fase de Condução em BIM
Fonte: O autor.
Considerações 4.2.9
Neste ciclo, a questão de como e onde inserir as perguntas de um questionário de APO no modelo de informação foi resolvida. As 73 questões foram convertidas em propriedades IFC e anexadas ao componente Zona do modelo de informação. Optou-se pela conversão das questões em propriedades IFC, considerando que na versão do software utilizada (ARCHICAD 15), a ferramenta Gestor de Propriedade IFC ofereceu recursos simples e eficientes para a criação de propriedades. Estes procedimentos permitiram posicionar o modelo de informação como repositório central de desenvolvimento de APO, relacionando e listando o questionário em Mapas Interativos, gerando documentos Excel e viabilizando ações
de interoperabilidade em IFC. Neste ciclo de projeto, da integração de APO e BIM, nem todas as fases da APO foram abordadas, resultando nas deficiências de proposição observadas no Quadro 14. Nesta fase do experimento a versão do software utilizada não permitia a importação de informações de planilhas eletrônicas para o modelo de informação de maneira direta, sendo que o processo de inclusão dos dados coletados (resultados das entrevistas) deveria ser feito manualmente.
Quadro 14 - Desempenho do modelo de informação em fases de APO no ciclo 1
Fases da APO Questionários Desempenho Positivo Desempenho Negativo
Planejamento propriedades IFC gerando Questões convertidas em planilhas (Mapas Interativos).
O modelo atua como repositório central, gerando e emitindo
informações.
Somente exporta arquivos Excel.
Condução
Questões convertidas em Mapas Interativos que exportam Planilhas Excel utilizadas a campo na coleta de
dados.
Utilização de meios digitais para coleta de dados a campo. Controle centralizado de envios de
questionários a campo.
Inclusão de dados coletados em campo feito manualmente nos Mapas Interativos do modelo de
informação.
Aplicação
Não desenvolve – Planilhas são enviadas para outra plataforma para tabulação, compilação e aprofundamento
em transcrições estatísticas
Não desenvolvida Não desenvolvida
*Neste ciclo do experimento o software de autoria BIM utilizado foi o ARCHICAD versão 15 Fonte: O autor.
4.3 Projeto Ciclo 2
Neste ciclo da pesquisa a versão do software ARCHICAD 15 foi atualizada para a versão ARCHICAD 20, sendo esta uma versão que oferecia três inovações pertinentes a esta pesquisa, que foram incorporadas (Quadro 15).
Quadro 15 - Atualização de software e inovações utilizadas no ciclo
Inovações Gestor de propriedades Interoperabilidade
Arquivos Excel Sobreposição Gráfica
Versão 20 Podem ser criadas novas
propriedades nos componentes de maneira simplificada.
Exportação e importação direta e em massa de dados, (valores de propriedades) através de Mapas
Interativos e Planilhas Excel de maneira semiautomática. Obs.: Propriedades IFC não funcionam neste fluxo proposto.
Visualização gráfica de propriedades do modelo
Versão 15 Apenas Gestor de
Propriedades IFC que oferece recursos para criar apenas
propriedades IFC
Apenas exporta dados para Excel Não importa dados em Excel. Inclusão no modelo de informações
e dados com base em arquivo xls feitos manualmente.
A primeira atualização foi o recurso Gestor de Propriedades que facilitou potencialmente os procedimentos para a criação de novas propriedades nos componentes do modelo, não sendo mais necessária a utilização do Gestor de Propriedades IFC e a criação específica de propriedades IFC.
A segunda inovação foi a possibilidade de interoperabilidade entre o modelo de informação e arquivos xls, exportando e importando valores de propriedades de maneira direta entre Mapas
Interativos e planilhas Excel. É importante salientar que se optou por não mais utilizar o Gestor de propriedades IFC, em razão de que as propriedades IFC criadas não funcionam
neste fluxo de interoperabilidade proposto entre Mapas Interativos e planilhas Excel, pois apenas as propriedades criadas no Gestor de Propriedades (versão 20) aceitam as alterações em Excel e sua importação direta para o modelo.
A terceira inovação utilizada neste ciclo foi o recurso Sobreposição Gráfica, que permite, segundo critérios orientados pelo usuário, promover a leitura visual de informações e propriedades específicas dos componentes do modelo de informação.
Com estes três recursos, utilizados neste ciclo os procedimentos, buscou-se eliminar as deficiências observadas no ciclo anterior e estabelecer maior atuação, interoperabilidade e desempenho do modelo de informação como repositório central em todas as fases de desenvolvimento de APO.
Modelagem - Conjunto Habitacional Campinas F 4.3.1
Neste ciclo, o modelo de informação digital do conjunto habitacional utilizado foi o mesmo modelo digital utilizado no ciclo anterior. Entretanto, foram criadas novas propriedades no modelo de informação no componente Zona através do Gestor de Propriedades. Cada Zona do modelo de informação foi associada a uma unidade habitacional do Conjunto Habitacional Campinas F e as unidades avaliadas no Campinas F foram devidamente identificadas no modelo de informação digital.
Inclusão de dados no modelo com o Gestor de Propriedades 4.3.2
Neste ciclo substitui-se o Gestor de Propriedades IFC utilizado no ciclo anterior, pelo recurso
Gestor de Propriedades do ARCHICAD (versão 20). Este novo recurso permite criar de
ser manuseadas, quantificadas ou utilizadas em vários outros procedimentos de análises do modelo de informação.
Estas propriedades criadas pelo novo recurso Gestor de Propriedades podem ser exportadas e importadas diretamente pelo modelo de informação em arquivos .xls (planilhas Excel). Diferentemente das propriedades IFC criadas no ciclo anterior que podiam apenas ser exportadas em documento Excel, não sendo possível a importação.
O novo gestor de propriedades permite neste novo ciclo que o modelo de informação desenvolva um fluxo bidirecional semiautomático de troca de dados através da utilização de documentos Excel.
Criando propriedades no componente Zona 4.3.3
O Gestor de Propriedades apresenta as propriedades originais (template do fabricante) disponibilizadas em grupos (Classificações Gerais, Informações do Produto, Fabricação, Garantia, Fechamentos, Meio Ambiente, Abertura, Pisos, Vidros e Zonas) (Figura 24). No campo direito da janela do Gestor de Propriedades, observamos os grupos de propriedades específicas e no campo esquerdo o campo onde são criados os novos grupos e/ou as novas propriedades dos componentes.
Figura 24 - Janela do Gestor de Propriedades
Foram avaliados os 6 tipos de propriedades disponibilizados pelo recurso Gestor de
Propriedades. Foram avaliados se estes tipos de propriedades eram compatíveis com a
estrutura dos questionários da APO (satisfação e patologias), se mantinha seus valores no contexto de trocas entre plataformas e se podiam ser manuseados de maneira segura em plataforma Excel, base fundamental a coleta de dados em campo na APO.
Desta foram, foi criado um novo grupo de categorias de propriedades, associado ao componente ZONA, denominado APO (Figura 25). Neste grupo foram criadas 6 propriedades experimentais, cada uma contemplando um tipo de dado, sendo estes os 6 tipos: Geral, Inteiro, Número, Lista de Etiquetas, Definir Opções e Verdadeiro/Falso.
Figura 25 - Gestor de propriedades, grupo APO e propriedade criada
Fonte: O autor.
Cada um dos 6 tipos de dados tem uma estrutura formal e um tipo específico de informação que os compõe e para a entrada de dados exigem tipos de informações específicas para que sejam complementados (Quadro 16).
Manuseando propriedades criadas (Mapa Interativo e planilha Excel) 4.3.4
Para avaliar os recursos que possibilitam criar propriedades no software, os 6 tipos de propriedades foram analisados (Geral, Inteiro, Número, Lista de etiqueta, Definir Opção e