5 ESTUDO DE CASO
5.1 DESENVOLVIMENTO DOS PROJETOS E FERRAMENTAS
5.1.1 Projeto Arquitetônico
O projeto arquitetônico é a gênese dos demais projetos, pois com ele, é possível locar as tubulações da rede de esgoto e água, os pilares e vigas, a rede elétrica e outras informações importantes para a interoperabilidade entre os projetos.
Nele também é definido o tipo de uso da edificação e até os tipos de materiais.
E essa etapa foi projetada em um dos softwares mais conhecidos no “mundo
BIM”, sendo ele o Revit, onde elaborou-se um projeto de residência unifamiliar padrão normal, com sala, cozinha, garagem, área de serviço, três quartos, sendo um deles suíte,e dois banheiros. Por intermédio desse programa, foram feitas ligações entre projetos com o uso da ferramenta “Vínculo do Revit”, onde selecionou em seguida um projeto para ser visualizado no arquitetônico, sendo ele, de instalações hidrossanitários, elétrica ou estrutural.
Figura 5 – Ferramenta Vínculo do Revit
Fonte: Autor
Assim como em um projeto arquitetônico padrão, a arquitetura foi projetada respeitando os limites do terreno, obtendo uma edificação do tipo de residência R1-N, que de acordo com o Câmara Brasileira da Indústria da Construção (CBIC, 2016) corresponde a uma residência unifamiliar padrão normal, com 1 pavimento, 3 dormitórios, sendo um suíte, banheiro social, sala, circulação, cozinha, área de serviço com banheiro e varanda (abrigo para automóvel).
Porém, por ser realizado em um programa BIM, ele não só traz desenhos ou documentos, o projeto também fornece parâmetros inteligentes capazes de distinguirem os tipos de materiais, a quantidade, a qualidade e vários outros fatores que já vem inseridos, ou podem ser modificados ao decorrer da execução do projeto.
A exemplo desses parâmetros e da capacidade de interagir com vários projetos
de diferentes disciplinas, existe a interoperabilidade, que nessa etapa, foi executado várias vezes, para que possa ser analisado correções de incompatibilidades. Como modelo dessa interoperabilidade, temos a Figura 6, que como pode ser observada na imagem abaixo, melhora a visualização entre os projetos, e caso haja alguma interferência, ainda podem ser corrigidos com maior facilidade, rapidez e transparência, tudo no mesmo software.
Figura 6 – Vinculação do projeto arquitetônico com instalações hidrossanitárias
Fonte: Autor
E com essa possibilidade de projetar com a compatibilização, até simultaneamente, faz com que os técnicos envolvidos, possam prever erros, como de tubulação de água cruzando com a de elétrica, fundações tendo interferência entre terrenos vizinhos, e qualquer outro problema, que possa ser verificado ainda na fase de projeto, economizando tempo, mão de obra e dinheiro.
A extração de tabelas de quantitativos, é um exemplo claro de que a metodologia BIM vem ganhando seu espaço na construção, visto que é uma tabela gerada automaticamente, como pode ser visto na Figura 7 e Figura 8.
Figura 7 – Tabela de concreto do projeto arquitetônico realizado no Revit
Fonte: Autor
Figura 8 – Tabela de portas do projeto arquitetônico
Fonte: Autor
Com o projeto em mãos concluído, pode-se dizer que esse projeto de arquitetura é um projeto como outro qualquer, que foi realizado em um software que não utiliza a metodologia BIM, mas ao clicar nas geometrias, percebe-se o diferencial de um software BIM, que são as informações paramétricas que um simples objeto pode conter, podendo ser visualizada com um apenas um clique, como exemplo disso temos as paredes da residência, como pode ser visto na Figura 9, onde é fornecido informações geométricas (comprimento, área e volume), e paramétricas (coeficiente
de transferência, resistência térmica, tipologia dos materiais) com várias informações editáveis.
Figura 9 – Propriedades e parâmetros da parede de alvenaria da arquitetura
Fonte: Autor
Como o projeto arquitetônico geralmente é o primeiro a ser executado, não foi possível realizar todas as compatibilizações exequíveis entre as disciplinas nesta etapa, pois os projetos foram realizados posteriormente. Porém no decorrer do trabalho, foi compatibilizado e corrigido as alterações, que serão explanadas mais adiante por meio de outros softwares BIM.
5.1.2 Instalações Hidrossanitárias
A rede de água fria e de esgoto foram também projetadas pelo programa Revit, e por meio das famílias pré-carregadas (dispositivos e tubulações hidrossanitárias), possibilitaram uma maior fiabilidade nos parâmetros do projeto.
Dessa forma, para o dimensionamento do sistema de esgoto sanitário foi utilizado a ABNT NBR 8160 (1999), e para a rede hidráulica, a ABNT NBR 5626 (2020).
Como o Revit permite a integração de vários projetos, foi incluso nessa etapa
de instalações hidrossanitárias o projeto de arquitetura, para que pudessem ser localizados os ambientes de área molhada. Neste trabalho consistiu em dois banheiros, uma área de serviço e uma cozinha, como pode ser observado na Figura 10.
Figura 10 – Áreas molhadas do projeto hidrossanitário
Fonte: Autor
Depois da seleção dos ambientes, deu-se início a modelagem do sistema de esgoto sanitário. Tendo origem pelos ralos, conexões gerais e dos vasos sanitários, em seguida percorrendo para as tubulações de dejetos, e por fim seguindo para as caixas de inspeções, ver Figura 11.
Figura 11 – Rede de esgoto sanitário (tubulações e conexões de PVC)
Fonte: autor
Terminado a rede de esgoto, iniciou-se o lançamento das tubulações e conexões de água fria, sendo levado em consideração, para que ambas as redes, de esgoto e de água, não convergissem. Nesta etapa, o reservatório superior, como pode ser visto na Figura 12, teve seu destaque, visto que sem ele, não haveria água a ser distribuída pela residência. Dessa forma, através dos flanges do reservatório, foi iniciado o barrilete, e consequentemente, os ramais de distribuição para toda a rede, ver Figura 13.
Figura 12 – Reservatório superior de PVC com capacidade de 1000L
Fonte: Autor
Figura 13 – Rede hidraúlica, tubulação, aparelhos e conexões, da residência
Fonte: Autor
E graças a interoperabilidade entre os projetos de esgoto e de água, pôde-se obter a visualização simultânea dos projetos no Revit para modelar, pôde-sendo possível evitar erros que possivelmente ocorreriam na fase executiva, observar Figura 14.
Figura 14 – Interoperabilidade entre o projeto hidráulico e de esgoto sanitário
Fonte: Autor
E como já dito várias vezes no trabalho, tratando-se de uma metodologia
BIM, a automatização inteligente é evidente, de forma que nessa fase também foi possível obter parâmetros qualitativos e quantitativos. A exemplo disso, como pode ser visto na Figura 15, a geração automática de uma tabela de materiais hidrossanitários pelo software no momento da modelagem.
Figura 15 – Tabela gerada automaticamente no Revit das peças hidrossanitárias
Fonte: autor
5.1.3 Instalações Elétricas
Nas instalações elétricas, foi realizado o processo semelhante à modelagem do projeto hidrossanitário. Onde foi realizado, com o auxílio do projeto arquitetônico, também executado no Revit, porém sendo inserido tubulações e conexões específicas para circuitos elétricos.
Diante de tal mudança, projetou-se os circuitos elétricos de acordo com os ambientes, separando somente o chuveiro, pois segundo a ABNT NBR 5410 (2005), os elementos devem ser isolados por possuírem altas potências.
Depois da planta baixa, ver Figura 16, pôde-se visualizar os parâmetros físicos
em 3D, como observado na Figura 17, onde permitiram uma melhor análise entre projetos, para caso houvesse alguma interferência, seria possível ser feita a intervenção antes mesmo da execução do projeto.
Figura 16 – Planta baixa do projeto de instalações elétrica
Fonte: Autor
Figura 17 – QG e tubulações e afins da rede elétrica
Fonte: Autor
Dessa forma, além dos parâmetros físicos, os elementos que contém informações, são claramente visualizados no Revit. Como pode ser observado na Figura 18, as informações que o programa consegue gerar automaticamente, faz dele um programa que contribui muito para a metodologia BIM.
Figura 18 – Quadro parcial de luz e força automático no Revit
Fonte: Autor
E com essas informações, unidas a modelagem e programação, fazem a interoperabilidade entre projetos serem de suma importância na construção civil, pois pode-se prever erros e evitar intervenções na fase executiva, gerando então uma cascata de benefícios, prevenindo gasto de mão de obra e desperdício de tempo, que influenciará na qualidade e nos custos finais da obra.
5.1.4 Projeto Estrutural
Seguindo o fluxo de trabalho, foi utilizado o projeto de arquitetura para dar início à modelagem dos elementos estruturais através do template que contém no software Revit, sendo ele, Revit Structure. Diante disso, com a utilização do modelo, foi obtido uma biblioteca mais ampla em relação aos componentes estruturais, vistas definidas para ambientes estruturais, inclusive, modelo analítico, no qual é uma aproximação do modelo físico, que torna possível o uso da teoria da análise estrutural. E por fim, planos de visibilidades, que auxiliaram na modelagem de elementos estruturais.
Com isso, para a concepção estrutural ou simplesmente lançamento da
estrutura, que é consistido em parte sólida da edificação (Pinheiro, Muzardo, & Santos, Concepção Estrutural, 2003), foi realizado o vínculo com o projeto arquitetônico, ver Figura 20, com o uso da ferramenta existente no software, ver Figura 20, onde foi possível vincular projetos de diferentes disciplinas, estabelecendo assim, desde o início, um processo onde os projetos permaneceram interligados entre si, diminuindo então, o tempo com retrabalhos, ao surgirem modificações a serem realizadas.
Figura 19 – Vinculação de Projetos no Revit
Fonte: Autor
Figura 20 – Vinculação de projetos arquitetônico e estrutural
Fonte: Autor
Ao realizar o projeto estrutural em concreto armado, foi seguido a norma correspondente, sendo ela ABNT NBR 6118 (2014), onde é citado os requisitos gerais a serem atendidos pelo projeto, assim como as exigências básicas relacionadas a cada uma de suas etapas.
O lançamento da estrutura foi instaurado, primeiramente, pelo posicionamento dos pilares, onde a localização dos mesmos foi iniciada pelos cantos, e em seguida, pela locação dos pilares das extremidades e interiores, buscando a conformidade com o projeto de arquitetura e com o intuito de embuti-los nas paredes, tornando então, uma estrutura harmônica. Além disso, os pilares foram dispostos de forma alinhada, entre ambos, para que fosse possível realizar a formação de pórticos ao juntá-los com as vigas, contribuindo assim na estabilidade global da residência. A distância entre seus eixos, foi estabelecida na ordem de 4 a 6 metros, evitando distâncias muito grandes, pois ocasionaria, maiores seções transversais, taxas de armadura e complexidades de execução, tendo como consequência, o impacto no custo final da obra. Na Figura 21, pode-se observar o posicionamento dos pilares em seus respectivos eixos.
Figura 21 – Lançamento dos Pilares
Fonte: Autor
Após a locação dos pilares, deu-se início à modelagem dos elementos de fundação, tendo eles, responsabilidade de distribuir as cargas provenientes da edificação ao solo.
Foram consideradas fundações do tipo superficiais, compostas por sapatas retangulares e vigas baldrames em concreto armado. Dessa forma, com o uso da ferramenta “Fundação estrutural: isolada” foram criados os elementos estruturais, nomeados como “Sapata Retangular”, com dimensões geométricas de 50x80x120 cm, de espessura, largura e comprimento, respectivamente, sendo dispostas a 1 metro abaixo do nível zero da residência, como pode-se notar na Figura 22, tornando o sistema em blocos de concreto com arranques aos pilares da edificação.
Em seguida, as vigas baldrames, elementos capazes de distribuir as cargas provenientes das paredes aos elementos de fundação, foram modeladas com o uso do mecanismo “Esqueleto estrutural: Viga (BM)”, com dimensão de 30x40 cm, largura e altura, finalizando assim, a infraestrutura da residência.
Figura 22 – Elementos de Fundação
Fonte: Autor
Segue planta baixa da infraestrutura da residência. Ver Figura 23.
Figura 23 – Planta de Fundação
Fonte: Autor
Já a supraestrutura da residência foi composta por pilares, vigas e lajes em concreto armado, onde foi inserido para cada elemento, parâmetros tais como, suas dimensões, materiais, sentido (vertical e horizontal), direção, resistência e propriedades físicas para o dimensionamento.
Com o uso da ferramenta “Pilar Estrutural (CL)”, foram lançados pilares de 15x30 cm, elementos que por sua vez possuem a responsabilidade de receber as reações das vigas que neles se apoiam, nas quais, juntamente com o peso próprio dos elementos verticais, são direcionadas aos elementos de fundação, e consequentemente ao solo.
Para demonstrar a sustentação da estrutura com seus elementos, foi necessário o uso da funcionalidade “Esqueleto Estrutural: viga”, na qual foram lançadas vigas retangulares de 15x30 cm, que além de sustentarem, conduzem as reações das lajes aos pilares.
Com relação a laje do térreo e da cobertura considerou-se uma altura de 10 cm em ambas. Da forma que, para modelagem utilizou-se a ferramenta “Pisos” tendo a estrutura representada conforme a Figura 24:
Figura 24 – Estrutura da Residência
Fonte: Autor
Além do template para a modelagem estrutural em que o Revit possuí, foi utilizado o Robot Structural Analysis (RSA), o qual é uma ferramenta capaz de realizar análises, verificações comportamentais da estrutura e consequentemente o dimensionamento, tendo em todo o processo a presença de fluxos de trabalho integrados ao BIM com o intuito de compartilhar informações com o Revit.
Portanto, por mais que o atual trabalho não tenha o intuito de realizar o dimensionamento estrutural da residência em questão, foi realizada a integração direta entre o projeto estrutural e o Robot, por meio de um plug-in, que realiza a transferência do modelo analítico do Revit à ferramenta, ver Figura 25.
Figura 25 – Vínculo entre projeto estrutural e Robot (RSA)
Fonte: Autor
Dessa forma, após o modelo analítico ser exportado, como pode ser visto na Figura 26, foi dado início à verificação da estrutura por meio do mecanismo denominado “Cálculos”, podendo ser encontrado na barra de ferramentas do aplicativo, onde nessa etapa de análise já pôde-se notar que a estrutura possuía falhas, como: vigas e colunas sobrepostas, nós isolados, e elementos sem serem atribuídos a andares superiores, visto que as falhas foram indicadas por meio de uma nova janela na interface do software, como pode-se ver Figura 27.
Figura 26 – Modelo analítico
Fonte: Autor
Figura 27 – Comunicado do software
Fonte: Autor
Após a utilização do mecanismo responsável por analisar a estrutura, foi capaz por meio do software a visualização dos resultados de vários parâmetros referente ao comportamento estrutural da edificação. Na qual pôde ser acessado na aba
“Resultados”, ver Figura 28, onde continha mapas das tensões, forças, momentos, reações e deslocamentos, além de digramas das reações, forças e momentos nas direções x, y e z, dentre outros inúmeros parâmetros como pode ser visto na Figura 29.
Figura 28 - Opções de resultados presentes no software (RSA)
Fonte: Autor
Figura 29 – Comando para visualização de mapas e diagramas
Fonte: Autor
Por fim, lembrando que sobre a estrutura, havia apenas a carga relacionada ao peso próprio dos elementos estruturais, foi possível obter uma noção de como a edificação se comportaria ao longo do tempo, podendo ser visto na Figura 30. Sendo que para percepção, foi considerado o efeito de flambagem sobre a estrutura, ou seja, visualização de deslocamentos oriundos de um fenômeno que ocorre em peças esbeltas, quando são submetidas a esforços axiais, gerando então, flexões e torções transversais ao longo do elemento em questão.
Figura 30 – Deformação da estrutura
Fonte: Autor
5.1.5 Planejamento da Obra
Antes de iniciar a execução da obra, o planejamento precisa ser feito, e para isso, foi utilizado o programa mais apropriado para tal finalidade, o MS Project. Com o propósito de organizar e facilitar todo o passo a passo da obra, tanto operacionalmente, quanto a realização de serviços complementares, definiu-se uma ordem cronológica para que isso acontecesse.
Além disso foi possível ter uma estimativa a princípio do tempo total da obra, toda essa estimativa foi levada em consideração o conhecimento já adquirido em estágios realizados pelos integrantes do grupo, e logo após foram realizadas discussões sobre o tempo de cada serviço com intuito de ajustar o cronograma. O software bem utilizado, facilita a vida do gerenciador de obras, organizando todas as tarefas a serem realizadas com duração, de início e término.
Antes do início do projeto no Project, é necessária a criação de um calendário de obra. Essas informações de tempo, são primordiais para a inserção de dados dentro do software, para que seja realizado o cronograma e planejamento detalhado da obra.
Com essas datas em mãos, inicia-se a elaboração do calendário, onde que na aba projeto, ver Figura 31, existe um ícone escrito período de trabalho, que [e responsável por todo o processo de criação, isto é, consegue-se colocar todos os feriados e também o período do expediente de cada dia.
Figura 31 – Elaboração do calendário da obra
Fonte: Autor
Após a finalização da criação do calendário da obra, é possível incluir as tarefas, ver Figura 32, a duração de cada tarefa e a data inicial da obra. Também nessa imagem pode-se visualizar a área de Gantt que apresenta o barramento representado pelas atividades cadastradas.
Figura 32 – Layout inicial e área de Gantt
Fonte: Autor
As predecessoras presentes na coluna 6 da Figura 33, são os pré-requisitos para cada ação, sendo elas que determinam quando alguma tarefa poderá ocorrer. A mesma pode determinar o início de uma ação em paralelo com outra tarefa, ou apenas quando a tarefa acabar, ou até esperar uma quantidade de dias para iniciar. Cada mudança feita na predecessora afetará a sucessora, e assim por diante. Para acessar as predecessoras, clica-se na aba exibir, seleciona a opção detalhes, e insere-se as predecessoras para cada tarefa.
Figura 33 – Local de escolha das predecessoras
Fonte: Autor
Por outro lado, uma ferramenta muito importante no MsProject, são as anotações. Clicando com o botão direito em qualquer tarefa, aparecerá a opção anotações, ver Figura 34, onde será possível construir toda a vida da tarefa ao longo de toda a obra.
Figura 34 – Anotações
Fonte: Autor
Na volta para o layout principal, pode-se escolher a exibição na área de Gantt, clicando com o botão direito no lado esquerdo do layout como mostra a Figura 35.
Além disso, o MsProject oferece vários modelos de visualizações para o melhor entendimento do progresso da obra.
Figura 35 – Mudança na exibição da área Gantt
Fonte: Autor
Inclusive uma das visualizações mais utilizadas, é o Gantt de controle, que utiliza as estimativas de cada duração ao longo do andamento da obra para visualizar se o prazo da obra está atrasado, dentro do prazo ou adiantada. Ele é atualizado com as informações colocadas com o passar das conclusões das atividades.
Na Figura 36, a linha preta é o tempo planejado, e as azuis são os acontecimentos reais que informarão o progresso real da obra.
Figura 36 – Visualização do Gantt de controle
Fonte: Autor
Consequentemente, a partir dessas informações, tais como durações e datas estimadas, em conjunto com o projeto arquitetônico criado no Revit, pode ser realizado a simulação no software Navisworks, que por meio da interoperabilidade entre os projetos de diferentes disciplinas, pode-se realizar análises e simulações reais.
5.1.6 Clash Detection
De acordo com o próprio fabricante do software (AUTODESK, 2021), o clash detection é uma ferramenta do Navisworks que permite a identificação, inspeção e reporte de interferências em um modelo de projeto 3D, para que possam ser reduzidos os erros humanos durante as inspeções do modelo. E justamente por tamanha importância, o mecanismo foi utilizado, principalmente, como verificador de
interferências nas modelagens dos projetos de arquitetura, instalações hidrossanitárias e elétricas, estrutural (infra e supra) entre as disciplinas.
Entretanto, antes que pudessem ser feitas as compatibilizações, foi necessário exportar todos os arquivos dos projetos em .rvt (projeto do Revit) para .nwc (formato de arquivos em cache do NavisWorks). Sendo necessário abrir a aba arquivo >
exportar > exportar .nwc com mostrado na Figura 37.
Figura 37 – Exportação de projeto para .nwc arquivo de cache do Navisworks
Fonte: Autor
Depois da exportação de todos os projetos para o salvamento em uma pasta nova qualquer, foi aberto todos os arquivos em cache .nwc no software Navisworks, compatibilizando todos em um único projeto.
Figura 38 – Imagem da compatibilização entre os projetos no software Navisworks
Fonte: Autor
Somente depois disso, pôde ser feito a verificação de interferência com a ferramenta clash detection. E para tal análise, é preciso escolher duas disciplinas para realizar as interferências entre as modelagens. Com isso, analisou-se todos os projetos entre si, hidrossanitário x elétrica, estrutural x fundações, elétrica x arquitetônico, e assim por diante.
Mas vale a pena destacar, a realização da análise entre os projetos de hidráulica x estruturas, que comumente causam problemas na fase executiva de uma edificação, pois acabam tendo interferências entre elementos, que nesse caso, teve uma divergência entre a tubulação da rede de água com um pilar estrutural.
Figura 39 - Clash detection entre os projetos hidraúlico e estrutural
Fonte: Autor
Onde na imagem abaixo está sendo evidenciado a interferência entre a tubulação da rede hidráulica com o pilar estrutural.
Figura 40 – Detecção de interferência rede hidraúlica com estrutural
Fonte: Autor
E essas interferências entre modelagens, podem ser verificadas em mais projetos, como o de elétrica x hidráulica, que teve a ducha eletrônica coincidindo com a tomada em cima.
Figura 41 – Interferência entre ducha eletrônica e tomada
Fonte: Autor
Figura 42 – Interferência entre as tubulações das redes de hidraúlica e elétrica
Fonte: Autor
E como supracitado, o Navisworks proporciona a interação e comunicação entre diversos projetos, porém, não é só análise de interferências em três dimensões que ele realiza, também pode-se fazer o chamado planejamento inteligente, conhecido no mundo BIM como o 4D.
Muitos definem essa quarta dimensão do BIM, como a fase de planejamento e gerenciamento, que neste trabalho, foi realizado por meio da união entre os softwares
MsProject e NavisWorks. Essa compatibilização ocorreu entre a inserção do projeto de gerenciamento da obra realizado no MsProject, para o NavisWorks, dessa forma foi inserido o fator tempo no planejamento.
Foi realizado o dimensionamento dos projetos e as análises de interferências entre ambos, inserindo o fator real previsto para a execução da obra através do MsProject. E por meio dessa interoperabilidade, pôde-se não somente prever o prazo da obra, mas sim visualizar todas as etapas construtivas virtualmente no Navisworks.
Quando se inseriu o cronograma da obra por meio do MsProject, conforme Figura 43, pôde-se prever as etapas de execução e incluí-las no programa.
Figura 43 – Etapas do conograma da obra definidas
Fonte: Autor
5.1.7 Augin – Visualização dos projetos em realidade aumentada
Com os projetos executados e analisados, foram integrados a plataforma Augin para que pudesse ser visualizado a edificação em tamanho real, sem que precisasse ser realizado a obra. Sim, foi proposto a visualização da edificação pronta sem que ela estivesse concluída.