3 - BIM
3.1 Histórico
O modelamento de geometrias 3D foi objeto de extensiva pesquisa devido a sua ampla aplicação não só na Arquitetura, no Design e na Engenharia, mas também no desenvolvimento de jogos eletrônicos, no cinema e também na publicidade. O primeiro filme a utilizar computação gráfica foi TRON, em 1987, mas em 1973, o estudo de sólidos já era desenvolvido por Ian Braid, na Universidade de Cambridge, Bruce Baumgart, na Universidade de Stanford, e Ari Requicha e Herb Voelcker, na Universidade de Rochester, e passou a ser denominado SOLID MODELING (modelamento sólido), a primeira geração de ferramentas para modelamento 3D.
Com a utilização do BIM, um modelo preciso do empreendimento é criado digitalmente. Ao término, temos todas as informações necessárias ao suporte à construção, fabricação, materiais e até parceiros necessários para realizar atividades específicas, podendo incluir custos. O BIM também irá auxiliar após o término da obra, durante a vida da edificação, para manutenção, futuras alterações além de contribuir para otimização de processos construtivos e materiais futuros.
Fonte: EASTMAN, Chuck. BIM Handbook, capítulo 2 EASTMAN, Charles. Building Product Models, Part One
Figura 3.1
Rogers Stirk Harbour Partners; Leadenhall Building- 1º prêmio em BIM for Architecture category. Imagem de Cityscape/British
Partimos da premissa que: todos os sistemas CAD geram arquivos digitais. Sistemas CAD antigos geram cópias plotadas. Um modelo criado com ferramentas BIM pode suportar múltiplas vistas dos dados contidos no conjunto de desenhos, incluindo representações em 2D e 3D.
A partir de técnicas e aplicações desenvolvidas inicialmente para indústrias aeroespacial e automobilística, a indústria da construção civil também vem se beneficiando dessas tecnologias, customizando-as para o projeto civil. O BIM nasceu da evolução do aplicativo CAD, voltado para o projeto de edificações. Hoje dispomos de aplicativos gráficos desenvolvidos especificamente para o projeto arquitetônico, estrutural, instalações prediais elétricas e hidráulicas, ar condicionado, análise do terreno, paisagismo, entre outras. Além disso, é possível transformar um desenho 3D em uma imagem realística com características inclusive do local da edificação.
Building Information Modeling (BIM) é a utilização de informações computacionais consistentes e coordenadas sobre um determinado projeto de edificação. É utilizado para decisões de projeto, documentos de alta qualidade da construção, previsão, estimativa de custos, planejamento da construção e eventualmente gerenciamento e operação do empreendimento após o término. Também definimos BIM como uma tecnologia de modelagem e conjuntos associados de processos para produzir,
A definição de tecnologia BIM, a seguir, foi fornecida pela empresa M.A.Mortenson Company, uma construtora que utiliza exaustivamente essa tecnologia: na “intelligent simulation of architecture”, ou seja, uma simulação inteligente da arquitetura. Essa simulação deverá conter seis características chave:
1. Digital; 2. Espacial 3D;
3. Mensurável: quantidade, dimensão e seleção;
4. Compreensiva: encapsulando e comunicando a intenção do desenho, desempenho da construção, construtibilidade e inclui aspectos de planejamento e financeiros de métodos e processos;
5. Acesso a todo o grupo AEC por interoperabilidade e interface intuitiva (conhecimento análogo);
6. Durabilidade: utilizável durante o ciclo de vida da edificação.
Por se tratar de uma nova tecnologia, esses itens são fundamentais para obter sucesso na implementação do BIM. No entanto, sabemos que ainda não há um software para BIM que contemple todos esses critérios. A capacidade crescerá quanto mais for utilizada e desenvolvida.
Fonte: BIM Handbook, capítulo 1.4.
3.2 Metodologia
A visão do comitê para padrões internacionais abertos e tecnologia neutra, conhecida como tecnologia buildingSMART, visa permitir um fluxo eficiente da informação durante o completo ciclo de vida da edificação. IFC compatível com BIMs formam parte dos fundamentos para esta visão. Um BIM integrado armazena todas as informações relevantes durante o ciclo de vida total da edificação e provê acesso a estas informações para membros participantes.
Poder compartilhar essas informações implica em três especificações necessárias: 1. Um FORMATO de troca, definindo COMO compartilhar as informações – a IFC
é essa especificação (padrão ISO - em desenvolvimento) - HOW;
2. Uma BIBLIOTECA de referência, para definir O QUE está sendo compartilhado, a biblioteca IFD (uma implementação da ISO 12006-3) tem essa finalidade - WHAT;
3. Requisitos da informação, definindo QUAL informação a ser compartilhada QUANDO. O foco do IDM/MVD (também uma ISO em desenvolvimento) forma esta especificação - WHICH / WHEN
Para BIM e IFC a padronização é relevante para: - Dados do Modelo;
- Certificação: conteúdo e processo; - Bibliotecas de referência;
- Requisitos para troca de informações.
Atualmente os países escandinavos são os mais desenvolvidos em tecnologias e ferramentas utilizadas para o BIM. Entidades como a AIA-EUA, NIBS-EUA, STAND-INN-Europa, Erabuild-Noruega/Suécia/Finlândia/Dinamarca/Holanda criadas para padronização, desenvolvimento de metodologias e novos recursos se interagem por todo o mundo com o objetivo de tornar o BIM um padrão para serviços em Arquitetura, Engenharia e Construção.
Nos Estados Unidos, o USGBC - United State Green Building Council (Conselho dos Estados Unidos para Edificações Verdes) e o LEED - Leadership in Energy and Environmental Design (Líder em Energia e projeto ambiental) são entidades de controle e avaliação da sustentabilidade de novas edificações. As especificações BIM, são implementadas de forma a já atenderem requisitos estabelecidos por estas entidades, objetivando sua qualificação final – LEED Credit. As especificações dentro do BIM model deverão manter uma referência cruzada garantindo coordenação e acesso as especificações LEED.
3.3 CAD x BIM
As aplicações desenvolvidas para CAD têm características distintas daquelas incorporadas em aplicações BIM. Podemos dizer que o BIM é uma nova forma de projetar edificações com confiabilidade, rapidez e cooperação entre todas as equipes envolvidas. Após a criação da Internet, muitas empresas passaram a trabalhar utilizando dados de suas contratadas e vice versa, esta forma de trabalho é o que denominamos Projeto Colaborativo. A partir do projeto arquitetônico, cada empresa utiliza uma aplicação específica para desenvolver o projeto relacionado a sua disciplina da edificação: ex: Instalações – Revit MEP. Clarificando, não é necessário redesenhar uma planta baixa para lançar uma linha de tubulação.
No CAD, as entidades primárias utilizadas para construção geométrica, são planares (ex: pontos, retas, curvas) para projeto 2D, ou são espaciais (ex: esfera, cilindro, paralelepípedo) para projetos 3D, mas são entidades geométricas como as conhecemos. Figuras 3.3 e 3.4. No BIM, as entidades formam famílias de componentes da edificação (ex: paredes, portas, janelas, etc.). As dimensões são variáveis e atribuídas no momento do projeto, podendo ser alterada a qualquer momento sem que haja necessidade de alterar cortes ou outras vistas necessárias a compreensão do projeto. Figuras 3.5, 3.6, 3.7 e 3.8.
Tela do AutoCAD 2008 – Projeto 2D
Figura 3.3
Tela do AutoCAD 2008 – Projeto 3D
Figura 3.4
Tela inicial do Revit Architecture 2009 – Arquivo novo
Figura 3.5
Tela do Revit Architecture 2009 – Projeto - Famílias
Figura 3.6
Revit Architecture 2009 Famílias
Tela do Revit Architecture 2009 – Projeto Arquitetônico
Figura 3.7
Revit Architecture 2009 Projeto Arquitetônico
Tela do Revit Architecture 2009 – Folhas de desenho - Documentação
Figura 3.8
Revit Architecture 2009 Documentação
Parâmetros de definição de objetos BIM:
- Definições geométricas, dados associados e regras;
- Geometria é integrada e desenvolvida em 3D. O plano e elevação de um dado objeto devem ser sempre consistentes. Dimensões não podem ser forjadas devem ser reais.
- Regras paramétricas para objetos, automaticamente, modificam geometrias associadas quando inseridos num Building Model, ou quando modificações são feitas a um objeto associado. Exemplo: uma porta irá caber automaticamente numa parede, o interruptor irá automaticamente para o lado correto da porta e a parede se erguerá até o pé direito definido ou teto, e assim sucessivamente.
- Objetos podem ser definidos em diferentes níveis de agregação, então podemos definir uma parede assim como seus componentes. Objetos podem ser definidos e manipulados em qualquer nível da hierarquia. Exemplo: se o peso da linha de um dos componentes da parede muda, o peso da parede deve mudar.
É possível o intercambio de desenhos desenvolvidos com diferentes aplicações. O IGES - Initial Graphics Exchange Specification (especificação inicial de troca de dados gráficos), padrão ANSI (American National Standards Institute), desde 1980 para transferência de dados, é utilizado até hoje para ler arquivos provenientes de sistemas CAD proprietários, muitas vezes de empresas que já não mais existem.
Modelamento Paramétrico.
No início do modelamento sólido e de superfícies, este era feito por meio de parâmetros geométricos que constituíam as entidades gráficas, por exemplo: um paralelepípedo era definido pela sua altura, largura e profundidade, bem como coordenada de localização; localização e diâmetro de uma esfera. Operações com estas entidades fariam suas devidas modificações conforme requisitos de projeto, por exemplo: União, Interseção e diferença. Nenhuma entidade gráfica era definida por meio de operações.
No sistema paramétrico de modelamento, uma forma é definida por um conjunto de operações de construção. Cada operação é definida com seus parâmetros. Portanto, a forma será definida como uma equação algébrica, onde os valores de variáveis são atribuídos no momento da criação da forma.
Exemplo: Quadro 4 – Porta – ao inserir uma porta no projeto, devemos definir largura, altura e para que lado será aberta. Todos os outros parâmetros de definição da porta estão inseridos no contexto da porta previamente definida conforme padrões.
Fonte: EASTMAN, Charles. Building Product Models: Computer environments Supporting design and construction. CRC press, 1999
3.4 Impacto do BIM no design
Diferente do CADD (Computer Aided Design and Drafting), que inicialmente modificou o processo tradicional de projetar, o BIM é considerado uma mudança de paradigma. Automatizando, parcialmente, os itens de detalhamento do building model, o BIM reorganiza a distribuição de esforços que se concentram em maior escala na concepção. Existem muitos outros benefícios e facilidades que minimizam a margem de erros da concepção à construção, uma vez que todos os dados são incorporados num único banco de dados gráfico, cuja visualização é possível em todas as escalas e fases do projeto.
Seguindo premissas do Manual do BIM, iremos analisar o impacto do BIM no projeto por quatro pontos de vista:
a) Desenho de conceito: hoje inclui uma pré-análise de fatores como localização da edificação, adequação do planejamento construtivo, características de sustentabilidade, eficiência energética, custos operacionais e muitas vezes inovações, neste momento BIM auxilia na tomada de decisão;
b) Integração dos serviços de engenharia: BIM suporta o fluxo de informação de projeto e os integra com análise e simulações utilizadas;
c) Modelamento para construção: essa é a maior vantagem do BIM, incluir detalhamento, especificação e estimativas de custos;
d) Integração entre a construção e o projeto: Design colaborativo e processo construtivo facilitando a procura e compra de itens.
Adotar práticas BIM implica também em modificações do processo tradicional de utilização do CAD, tais como: trocar desenhos 2D por modelos digitais 3D; automação de cópias de desenho e documentação; acompanhar o nível de detalhes do building model; desenvolvimento e gerenciamento de bibliotecas de componentes e montagem; novas formas de integrar especificações com estimativa de custos.
No início da Renascença, em 1452, o arquiteto Leon Battista Alberti fazia distinção entre projeto de arquitetura e construção propondo que a essência do design está no processo do pensamento associado com o transporte da linha no papel. Sua premissa era diferenciar a tarefa intelectual de projetar do ofício de construir.
Antes de Alberti, no primeiro século AC, Vitruvius discutia o valor inerente de utilizar planos, elevações e perspectivas para projetar, considerado o primeiro tratado da arquitetura. Ao longo de toda a história da arquitetura, o desenho permaneceu o modo dominante de representação. (Morgan 1960, Alberti 1997)
Da mesma forma que até bem pouco tempo um projetista utilizava uma mesa de desenho, com réguas paralelas ou tecnígrafo, um par de esquadros, escalímetro, canetas nanquim, lapiseiras, borrachas, este processo esta paulatinamente sendo
Figura 3.9 Material Desetec
acesso em 1/12/2008, disponível em http://www.trident.com.br/index.html
substituído por um computador e uma ploter ou impressora, quando se é necessário o documento em papel.
O BIM é considerado uma terceira geração do projeto, onde se incorporam informações arquitetônicas, estruturais e simulações, instalações elétricas, hidráulicas, ar condicionado e ventilação (HVAC), além de especificações de materiais, processos, estimativas de custos e até planejamento e gerenciamento da obra e a posteriori do edifício pronto.
Figura 3.11 Plotter HP
Acesso em 2/12/2008, disponível em:
http://www.hp.com/latam/catalogo/img/c00743850.jpg Figura 3.10
Estação de trabalho HP
Acesso em 2/12/2008, disponível em:
