INSTITUTO FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO
CURSO DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE INFRAESTRUTURA URBANA
THIAGO GOMES FERREIRA
MODELAGEM DE INFRAESTRUTURA URBANA COM A UTILIZAÇÃO DE FERRAMENTA BIM (BUILDING INFORMATION
MODELING): UM ESTUDO DE CASO DO LOTEAMENTO
PORTAL DA BARRA – VILA VELHA/ES
Vitória 2019
THIAGO GOMES FERREIRA
MODELAGEM DE INFRAESTRUTURA URBANA COM A UTILIZAÇÃO DE FERRAMENTA BIM (BUILDING INFORMATION MODELING): UM ESTUDO DE CASO DO LOTEAMENTO PORTAL DA BARRA – VILA
VELHA/ES
Trabalho final de curso apresentado à
Coordenadoria do Curso de Pós-Graduação Lato Sensu em Engenharia de Infraestrutura Urbana do Instituto Federal do Espírito Santo, Campus Vitória, como requisito parcial para a obtenção do título de Especialista Engenharia de Infraestrutura Urbana.
Orientador: Prof. Dr. Fábio Márcio Bisi Zorzal Coorientadora: Profª Drª. Silvia Fernandes Rocha
Vitória 2019
Dados Internacionais de Catalogação-na-Publicação (CIP) (Biblioteca Nilo Peçanha do Instituto Federal do Espírito Santo)
F383m Ferreira, Thiago Gomes.
Modelagem de infraestrutura urbana com a utilização de
ferramenta BIM (Building Information Modeling) : um estudo de caso do loteamento Portal da Barra - Vila Velha/ES / Thiago Gomes Ferreira. – 2019.
32 f. : il. ; 30 cm.
Orientador: Fábio Márcio Bisi Zorzal. Coorientadora: Silvia Fernandes Rocha.
Monografia (especialização) – Instituto Federal do Espírito Santo, Coordenadoria do Curso de Pós-Graduação Lato Sensu em
Engenharia de Infraestrutura Urbana, Vitória, 2019.
1. Construção civil. 2. Modelagem de informação da construção.
3. Computação gráfica. 4. Projeto auxiliado por computador. 5. Engenharia civil. I. Zorzal, Fábio Márcio Bisi. II. Rocha, Silvia Fernandes. III. Instituto Federal do Espírito Santo. IV.Título.
CDD 22 – 690
RESUMO
A definição de um produto da construção civil pesada pode ser feita a partir de várias ferramentas disponíveis no mercado. Todavia, elas atuam separadamente segundo seu propósito de cálculo, parâmetros que suportam as entradas, saídas gráficas com seus resultados, entre outros. Raramente interagem numa única plataforma, e quando o fazem dependem de ajustes que demandam retornar à sua mecânica original, necessitando de conhecimento adverso do usuário que não responde a todos os temas. O objetivo principal deste trabalho é unificar as plataformas resultantes da geometria, terraplanagem, pavimentação que se utilizam softwares específicos, com aqueles provenientes da modelagem do abastecimento de água, do esgotamento sanitário e mesmo da drenagem, etc., estruturando modelos digitais de infraestrutura urbana com a utilização de ferramentas BIM sobrepostos aos níveis de percepção tridimensional desejável. Para tanto, a ferramenta unificadora será utilizada para um loteamento específico a fim de realizar uma modelagem sobressaindo grafismo final na base do
Infraworks da Autodesk com análise de interferência resolvida. Como resultado
é possível ter os elementos geométricos associados aos serviços na escala orçamentária e temporal, ou seja, o cronograma de obra almejado, ênfase potencial do horizonte dos projetos executivos da construção civil pesada ao patamar do plano de execução da obra, ainda que como trabalhos futuros.
ABSTRACT
The definition of a heavy construction product can be made from various tools available on the market. However, they act separately according to their calculation purpose, parameters that support their inputs, graphical outputs with their results, among others. It rarely interacts on a single platform, and when it does, it depends on adjustments that require returning to its original mechanics, requiring adverse knowledge from the user who doesn’t respond to every topic. The main objective of this work is to consolidate the platforms that results from the design, earthworks and paving of an infrastructure project, which uses specific software, with those from water supply modelling, sewer systems and even drainage systems, etc., building urban infrastructure digital models with BIM tools according to the desirable three- dimensional perception levels. Therefore, a unifying tool will be used to a specific housing development project, which will be modelled and its graphical outputs presented on the basis of Autodesk Infraworks with resolved interference analysis. As a result, it would be possible to have the design elements associated with the budget and its timeline, it means with the desired work schedule, allowing to focus on the final purposes of the heavy construction executive project, its planning and future works.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – Mapa de localização da área de estudo ... 17
Figura 2 – Estudo de jazidas e suas especificações ... 22
Figura 3 – Projeto Geométrico ... 24
Figura 4 – Projeto de Drenagem Pluvial... 25
Figura 5 – Projeto de Esgotamento Sanitário... 26
Figura 6 – Exemplo da planta do Projeto de Abastecimento de Água ... 26
Figura 7 – Análise das interferências com as demais redes projetadas ... 27
Figura 8 – Projeto Geométrico com terraplanagem e pavimentação superpostos.. 28
Figura 9 – Análise de interferência na nova plataforma BIM ... 29
Figura 10 – Visão geral do condomínio modelado ... 30
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO ... 7
2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ... 10
2.1. A ENGENHARIA DE INFRAESTRUTURA URBANA ... 10
2.2. FERRAMENTAS DE DIMENSIONAMENTO ... 11
2.3. BUILDING INFORMATION MODELING (BIM) ... 12
2.4. A PLATAFORMA ORIGINAL - AUTOCAD CIVIL 3D ... 14
2.5. A PLATAFORMA INTEGRADORA - AUTODESK INFRAWORKS 360 ... 14
3. METODOLOGIA E ESTRATÉGIA DE AÇÃO ... 16
3.1. DESCRIÇÃO DA METODOLOGIA ... 16
3.2. ÁREA DE ESTUDO ... 17
3.3. PREMISSAS DO PROJETO EXECUTIVO ... 18
3.4. SOBRE A INTERFACE DE DESENVOLVIMENTO BIM ... 20
4. RESULTADOS E DISCUSSÕES ... 22
4.1. A MODELAGEM COM O AUTOCAD CIVIL 3D ... 23
4.2. A MODELAGEM COM O INFRAWORKS 360 ... 27
4.3. PREPARATIVOS PARA NAVISWORKS ... 30
5. CONCLUSÕES E CONSIDERAÇÕES FINAIS ... 32
1 INTRODUÇÃO
A modelagem urbana perpassa do terreno aos elementos estruturantes como função das boas práticas de arquitetura e urbanismo como conceito do espaço, não se devendo esquecer da engenharia que suporta as ações construtivas. É nesse ponto que esta pesquisa se atém, perpassando as soluções que extrapolam e modificam substancialmente o conceito geral quando se enlaçam das propriedades estruturantes propriamente desalinhadas da realidade executiva.
A enorme importância do aprofundamento dos estudos em face da necessidade de redução dos riscos, como do detalhamento do escopo e seu efeito no orçamento do produto e do processo de produção, este, invariavelmente renegado. A modelagem do produto é o que se vê. Todavia, a modelagem do plano de execução da obra é o movimento subsequente que precisa ganhar a dimensão do conceito, motivo desta pesquisa.
A diversidade ganha outra dimensão quando se fala na infraestrutura, pois demanda multitemas a serem compreendidos. Há natural agravante na aplicabilidade então exigida na percepção do todo. Mesmo hoje, os entregáveis são especializados aos profissionais que não param para enxergar o todo. Com efeito, os resultados são catastróficos, exigindo imaginação em um momento impróprio do empreendimento, qual seja, a execução, senão na operação e na manutenção.
Pretende-se modificar o status quo. Esta pesquisa reúne numa singular ferramenta os resultados adversos de várias saídas gráficas elaboradas no compasso temático próprio da especialidade em uma única plataforma de trabalho. Com isso é possível analisar as sobreposições, o alcance espaço temporal dos diferentes conceitos num único olhar holístico, e reverberar as correções tempestivamente necessárias.
Sem mais dúvidas, a perspectiva da economicidade e da eficiência é reveladora. Ademais, é casada com a possibilidade do monitoramento e controle, aliás, um dos pontos fortes do trabalho, que se pauta num estudo de caso, qual seja, o projeto e o acompanhamento da obra do loteamento “Portal da Barra”, localizado próximo à Barra do Jucu – em Vila Velha – ES, consoante descrição da economia na concepção de
projetos frente às perdas de eficiência no controle da obra. Ao final, os avanços locais pressupõem a modificação de um modelo produtivo local muito atrasado que demanda alterações na lei, pauta extra deste trabalho que sugere reconhecer nele desdobramentos favoráveis no paradigma vigente.
O objetivo geral deste trabalho é o de estruturar modelos digitais em infraestrutura urbana utilizando ferramentas BIM segundo níveis de percepção tridimensional. Para tanto, será necessário (i) realizar a modelagem 3D de um projeto executivo a partir do design gráfico 2D em temas de infraestrutura (p.e. água, esgoto, drenagem, terraplanagem, pavimentação, acessibilidade, sinalização) usando a plataforma Autodesk denominada Infraworks; e nela conseguir (ii) avaliar as interferências geradas no projeto com uso de ferramentas BIM. Esses são os dois objetivos específicos associados.
Esta pesquisa é motivada na realidade implementada em um escritório de projetos tomando por base um estudo de caso real desenvolvido em diferentes softwares multidisciplinares usados em temas da infraestrutura urbana. Eles servem para o dimensionamento ou a verificação de parâmetros de cargas, pressão, vazão, entre outros tantos, após o que sevem para especificação geométrica linear, de áreas e volumes e dos materiais utilizados, a exemplo do EPANET, Storm and Sanitary
Analysis, AutoCAD Civil 3D, etc.
Ao final serão levados ao Infraworks à análise de compatibilidade e de interferências, cujo modelo leva ao resultado gráfico final. Superada esta fase, foi possível empreender os preparativos para a interface 4D e 5D, através da cadência do desenho no espaço tempo à simetria do orçamento executivo, plano de obras e cronogramas associados às outras ferramentas então disponíveis, limite do corte deste trabalho. Em verdade, está pronto para a interface com o Navisworks, alvo secundário para o avanço daquele status quo institucionalmente profissionalizado naquele ambiente de trabalho.
Apesar de relativamente comum no ambiente predial dada à unicidade de plataformas, a interface na infraestrutura é distinta quanto às ferramentas de dimensionamento e produção gráfica dos elementos em separado, que aqui se
possibilitam integrar como resultado de um esforço de importação multivariada, seguindo-se de edição e análise, especialmente quanto à interferência, hipótese que se deseja confirmar. Isso feito, poderá ser um dos primeiros projetos de infraestrutura inteiramente modelados com a ferramentas BIM na construção civil pesada aqui no Estado do Espírito Santo, em outras palavras, uma boa partida para os trabalhos futuros dentro desta proposta.
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
Este capítulo trata da apresentação da engenharia de infraestrutura urbana e sua relação inevitável com as ferramentas disponíveis, destacadamente as de uso com fins de dimensionamento e especificação técnica, tais como CDREN, AutoCAD Civil 3D, Storm and Sanitary Analisys, dentre outros. Ainda assim, concorrem em plataformas distintas, tais como aquelas de 2D – CAD, que se conversam nesta pesquisa com duas poderosas ferramentas de modelagem de construção de modelo que se explicitam ao longo do texto.
2.1 A ENGENHARIA DE INFRAESTRUTURA URBANA
Para se discorrer sobre o sistema viário em sua essência é imprescindível analisar a unidade que a detém: a cidade. A Carta de Atenas mediada no Congresso Internacional de Arquitetura Moderna de 1933 destacou as suas funções básicas àquelas que possam incluir o desenvolvimento das atividades humanas de "residir, trabalhar, circular e recrear". O desenho impresso no tecido urbano jamais pode ser considerado sem levar em conta a escala humana, ou seja, as possibilidades dos cidadãos exercerem suas atividades (Neto, 1991).
Para tanto, o cuidado com as estruturas implantadas deve estar a serviço de que o bem comum seja atingido, devendo transcender a vã obra propriamente dita. O sistema viário deve receber especial atenção, devendo ser capaz de agregar não somente o leito carroçável, mas as tubulações enterradas e aéreas de serviços públicos, iluminação, mobiliário urbano, assim como as calçadas para o tráfego de pedestre, etc. Deve analisar amplamente as fases do ciclo de vida útil englobando planejamento, projeto, execução e manutenção.
Na fase de planejamento urbano, segundo Medauar (2004), a sua essência está no equilíbrio entre a ocupação humana e a natureza, em outras palavras: o planejamento necessita estar alinhado com a realidade urbana, sem ignorar as questões ambientais. Além disso, o planejamento não pode ser estruturado sem considerar as questões econômicas, culturais e territoriais (REZENDE E CASTOR, 2006).
Quando se tem aberta a fase de projetos é imprescindível uma compilação dos dados do planejamento que se farão de suporte técnico nos detalhamentos das soluções para o sistema viário. Sob essa ótica Li e Guo (2011) citam que os riscos relacionados a essa etapa podem determinar a rentabilidade de determinada obra de infraestrutura, ou seja, cabe a fase de projeto uma definição extremamente realista e viável técnica-econômica e ambientalmente, para que seu sucesso seja alcançado.
Na fase de obra, nominada execução, são concretizadas todas as soluções indicadas em projeto e, geralmente, é a fase do ciclo de vida do empreendimento onde as dificuldades de compatibilização são encontradas. O retrabalho e a perda de informações no processo de construção são os maiores problemas verificados na transcrição do projeto na obra, propriamente dita.
Por fim, ao se finalizar a obra inicia-se a fase de operação, carecendo da manutenção que nada mais é que a conserva e acompanhamento da deterioração das estruturas implantadas, com o objetivo de se prolongar a vida útil das mesmas.
Geralmente, em obras de infraestrutura, essa responsabilidade recai sobre o poder público e, pela história, é uma fase fragilizada e deficiente. Há inúmeras ferramentas e técnicas a serviço dos projetos em seu mais amplo espectro espaço-temporal, as mais recentes são digitais, reconhecidas por uma enormidade de vantagens que devem estar a serviço dessa visão geral.
2.2 FERRAMENTAS DE DIMENSIONAMENTO
Há uma infinidade de ferramentas computacionais para o dimensionamento e a especificação de infraestrutura. Em geral elas utilizam métodos determinísticos e estocásticos baseados em normativas técnicas temáticas, em parte consolidadas em equações conhecidas e firmadas para esse propósito. Ao final, resultam em desenhos, relatórios, planilhas de cálculo que prescrevem o ambiente construído.
No plano macro, é possível situar as leis de urbanização, código de obras, planos diretores, etc. No plano intermediário estão os manuais de dimensionamento, a
exemplo da pavimentação, drenagem, etc, mas também as instruções de serviços, métodos de ensaios, coisa que está bem mais próxima do plano executivo. As modelagens específicas se fazem à base desta memória circunstanciada na forma final e resoluta do conceito, projeto básico e executivo segundo a ordem de refinamento do modelo. Nesse ponto, é possível citar o EPANET como ferramenta de modelagem do sistema de abastecimento de água, ou também a CESG no sistema de esgotamento sanitário, e assim por diante.
Para todas estão associadas as especificações de um termo de referência que se pode chamar de escopo do produto e do projeto de execução, além do orçamento e do cronograma. Na construção civil pesada, o maior destaque se vê à conta da ferramenta BIM denominada AutoCAD Civil 3D, já propensa ao envio final da obra, destacadamente quando emite as notas de serviço, para o que se lançam ao campo do mundo real. Esta ferramenta recebe por importação ou alimentação direta os resultados dos demais softwares, auferindo a unicidade que se deseja em uma única plataforma.
Mas, existe também o Autodesk Infraworks que sugere a visualização mais refinada ao entendimento macro do conceito, seja ele na ponta inicial ou na produção final ao cliente. Essas duas ferramentas transitam nesta pesquisa como base da produção, conversando em sintonia com os objetivos do trabalho.
2.3 BUILDING INFORMATION MODELING (BIM)
A sigla BIM origina-se da abreviação de Building Information Modeling, ou em tradução livre para o idioma português: Modelagem de Informação da Construção. Segundo o U.S. National Building Information Model Standard Project Committee, BIM consiste na representação digital de características físicas e funcionais de uma instalação (COSTIN et al., 2015).
O BIM é um recurso de conhecimento compartilhado que reúne informações sobre uma construção que forma uma base confiável para tomadas de decisão durante o ciclo de vida, este definido como sendo o tempo desde a concepção inicial até a demolição, incluindo manutenções (NIBS, 2019). Comumente há confusões quanto
ao conceito dessa ferramenta, acaso entendido apenas como um modelo 3D de uma construção com recursos e funções inovadoras, no entanto, ele é um processo colaborativo e integrado que conecta todas as disciplinas de um projeto, promovendo gerenciamento de etapas que compõe o ciclo de vida desse.
A utilização desse particular modelo abrange diversos propósitos, tais como a visualização e a renderização 3D, desenhos detalhados para fabricação, análise dos requisitos legais do projeto; análises de simulações e conflito; detecção de interferência; estimativa de custos (4D); sequenciamento da construção (5D); avaliação da sustentabilidade (6D); e gestão e operação das edificações (7D) (AZHAR, 2008).
O seu uso traz benefícios desde a fase de concepção do empreendimento até a operação, por possibilitar uma visualização mais precisa do projeto, correções automáticas das mudanças feitas nele, geração automática dos desenhos 2D, compatibilização das diversas disciplinas do projeto, extração automática dos quantitativos, sincronização com o planejamento e melhor gerenciamento e operação das edificações (EASTMAN et al., 2014).
Sob a ótica de infraestrutura, há dificuldade na compatibilização dos projetos. A sua interação com a obra e manutenção é historicamente problemática. Isso pode ser explicado pela alta complexidade entre as diversas disciplinas que envolvem a idealização e execução dos serviços.
Para Eastman et al. (2011), na obtenção da real gama de vantagens e desvantagens de implementação do BIM, a análise do estado da arte dessa plataforma deve ser realizada através de uma visão independente dos interesses comerciais que permeiam a literatura fornecida pelos desenvolvedores de software. Por isso, ao se buscar a excelência em rotinas de trabalho em BIM deve-se priorizar sempre as vantagens de minimização de custos, retrabalhos, e erros de execução, potencializando assim, a produtividade e eficiência do produto final.
Segundo Brandão (2014), atualmente o BIM aponta para o futuro da engenharia e arquitetura, com a união de todas as fases que compõem o ciclo de vida de uma obra. Mais especificamente no setor de infraestrutura, órgãos governamentais como o Departamento Nacional de Infraestrutura e Transporte – DNIT, vem sendo categórico quanto ao uso de BIM em todas as fases do empreendimento, exaltando a necessidade de economia e velocidade em obras de grande porte.
2.4 A PLATAFORMA ORIGINAL - AUTOCAD CIVIL 3D
O software AutoCAD Civil 3D tem por objetivo fornecer suporte à modelagem de informações de construção para projetos aprimorados de engenharia civil e documentação para construção (AUTODESK, 2019). Para seus desenvolvedores ele integra dados de topografia, geoprocessamento, redes de tubulação, movimentação de terras, de forma paramétrica, o que auxilia os profissionais de engenharia no desenvolvimento de projetos de infraestrutura das mais diversificadas áreas: loteamento, rodovias, aeroportos, ferrovias, dentre tantos outros.
Tratando-se de um modelo inteligente, é possível obter um maior grau de precisão e confiabilidade ao longo da elaboração do projeto, envolvendo todas suas disciplinas em uma única plataforma. Além disso, destaca-se a vantagem da obtenção automática de quantidades de elementos, como peças de tubulações e volumes de terraplanagem. (AZEDO, 2018).
2.5 A PLATAFORMA INTEGRADORA - AUTODESK INFRAWORKS 360
Segundo Autodesk (2018), o software Infraworks, possibilita a transformação de projetos de infraestrutura civil em três dimensões, e o gerenciamento de modelos de infraestrutura em grande escala, tendo como base bancos de dados já existentes, prevendo de forma realística como o projeto vai funcionar no ambiente proposto, com níveis de detalhes adequados e proporcionando interação dos membros da equipe. Voltado para um público de técnicos e planejadores de infraestrutura o modelo permite a contextualização real do empreendimento com o uso de um banco de dados online e georeferenciamento através de uma plataforma SIG.
Diversos benefícios oriundos do uso do Infraworks podem ser citados, tais como a rapidez e facilidade em transmissão de estudos conceituais para uma plataforma de detalhamento e documentação de projetos (AutoCAD Civil 3D), bem como a apresentação final ao cliente e ferramenta de apoio para a modelagem 4D, qual seja, o acompanhamento físico-financeiro da obra com visualização construtiva em tempo real.
Essas são as duas plataformas em que se aportam as saídas gráficas dos demais para conjecturar uma única plataforma de análise1.
1Não se viu a necessidade de demonstrar as saídas gráficas do EPANET e outros softwares utilizados
no dimensionamento específico de alguns temas de infraestrutura relacionados ao estudo de caso. Caso necessário, eles serão devidamente integrados no decorrer do trabalho
3 METODOLOGIA E ESTRATÉGIA DE AÇÃO
A metodologia se desenvolve na especificação dos softwares embasadores da construção do modelo e também na descrição do local estudado. Ao final, é feita a têmpera do resultado à base do que se convenciona chamar de projeto executivo, caminho natural para a conversão às plataformas de estudo e construção, sobre o que são expedidas às interfaces do BIM. A metodologia usada é a hipotético-dedutivo, concebida na perspectiva de que a ferramenta Infraworks e Civil 3D serão plataformas integradoras de diferentes saídas gráficas de dimensionamento em outros softwares para que se faça a análise de interferências.
3.1. DESCRIÇÃO DA METODOLOGIA
Com a ideia de estruturação urbana reproduzida a partir de ferramentas 2D, a exemplo do AutoCAD, natural de um esboço gráfico que se possa produzir o conceito que se espera ou deseja edificar, é possível ampliar a perspectiva visual e detalhada do objeto em suas três dimensões conhecidas, utilizando-se de ferramentas mais apropriadas ao desenvolvimento do produto, qual seja, o projeto executivo como resultado desse esforço. Nesse caso, a ferramenta mais densamente difundida na construção civil pesada é o AutoCAD Civil 3D.
Pois bem, este é o ponto de partida desse trabalho, angariar um conjunto gráfico disponível nesta interface para que seja modelada no modelo Infraworks, tornando o objeto inteiramente próprio da plataforma tridimensional, cuja interface se reconhece como infinitamente mais amigável que a outra. Neste ponto, todavia, há que se provocar uma pedagógica divisão dos elementos disponíveis como sendo aquela pensada tal como se fosse executar, movimento de engenharia que o usuário empreende sobre o projeto com a visão executiva.
Com o uso de um projeto real serão modelados todos os elementos que compõe uma obra de engenharia viária, projetos geométricos, de terraplanagem, drenagem, pavimentação, abastecimento de água e esgotamento sanitário. Desenvolvidos nas ferramentas de dimensionamento (CDREN, EPANET, CESG,
Infraworks 360, onde o primeiro será capaz de oferecer de forma rápida e sistemática
a documentação necessária para execução da obra, enquanto o segundo servirá como ferramenta de análise de interferências e visualização tridimensional e amigável do viário.
Muito embora a visualização tridimensional possa ser obtida com o Civil 3D, esta não traz elementos de rápida e fácil manipulação, o que é diferente no Infraworks que se posiciona como democrático quanto a ser intuitivo ao usuário.
3.2. ÁREA DE ESTUDO
Localizado no município de Vila Velha no estado do Espírito Santo, o condomínio residencial Portal da Barra se consolidou ao longo dos anos através de uma remodelação de um antigo loteamento horizontal parcialmente implantado na entrada da área que hoje é chamada de Grande Terra Vermelha. Está entre os meridianos 40°10’00” W e 40°30’00” W e entre os paralelos 20°10’00” S e 20°40’00” S (Figura 1).
Figura 1 – Mapa localização da área de estudo.
Fonte: Autoria Própria (2019)
O espaço apresenta área total de 194.000 m², incluindo ocupação atual, glebas de ocupação futura e espaços de uso público como praça e viário. Sua configuração
anterior ao projeto era de um sistema viário de um arranjo anelar distribuído em seis ruas que se renderam ao novo conceito, resultado de um esforço de engenharia que acomodasse toda a infraestrutura urbana demandada. Para situar, trata-se de uma solução demandada de acordos entre empresários investidores e um passivo que se resolvia junto ao ministério público sobre a área, motivo de invocação desse trabalho no âmbito da realidade da comunidade envolvida.
3.3. PREMISSAS DO PROJETO EXECUTIVO
A maior problemática identificada nesse projeto se deu através da integração entre o viário existente, incluindo todos os fatos sociais que ali sem instalam, e a nova configuração a ser proposta, com abertura de ruas para atender à uma área desmembrada. Ora, a idealização do empreendimento obviamente se fez ancorado pela viabilidade econômica e ambiental sem se esquecer da técnica, o que, juntos, se concretizaram em um projeto executivo de engenharia.
Por sua vez, esse projeto é desenvolvido contemplando as disciplinas inerentes a infraestrutura urbana com a finalidade de suprir necessidades básicas para os moradores existentes e aqueles que virão a ocupar a área. Dentre as disciplinas destaca-se os projetos geométrico, de terraplanagem, drenagem, pavimentação, abastecimento de água e esgotamento sanitário.
Desta forma, é premissa inicial que as soluções definitivas foram calçadas em estudos particulares, a exemplo dos hidrológicos, geotécnicos (inclusive furos e ensaios laboratoriais de características do subleito existente)2, estimativa de
população a fim de plano, além de levantamento planialtimétrico cadastral. Isso vai muito além da ferramenta, pois se trata de método cálculo que ainda não se apropriou em rotina digital dentro ou fora destes softwares já mencionados.
Vencida a disciplina de modelagem do terreno inaugura-se a formatação de um sistema de coleta e transporte de águas precipitadas até um corpo receptor, de forma
2 O projeto geométrico concentrou-se na transformação da base urbanística proposta de restauração
do viário existente associado com a abertura de novos eixos integrados. Tal projeto fora elaborado de acordo com a Instrução de Serviço IS-208, IS-234 (área urbana) e IS-241 do Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes – DNIT. E assim sucessivamente com as demais normativas.
segura e hidraulicamente suficiente. Ainda dentro da plataforma do Civil 3D, o projeto foi desenvolvido analisando-se as cotas obrigatórias, que neste caso se deu pelas cotas máximas do nível d’água do pequeno córrego que margeia o loteamento.
Dentre diversas simulações do comportamento geométrico-hidráulico das redes a serem implantadas no viário se fez definida aquela que acolhia toda a água pluvial precipitada na pista através de caixas coletoras com grelha (comumente conhecidas por caixas-ralo), poços de visita e tubos em polietileno de alta densidade (PEAD). Esse último desempenhou um papel fundamental da tratativa de minimização das profundidades da rede, dado seu baixo valor de coeficiente de rugosidade (n), todos parametrizados no CDREN, com saída gráfica compatível.
Todavia isso pode não se resolver, pois os dados geométricos aproveitados na extensão do AutoCAD Civil 3D são destinados à análise hidrológica e hidráulica de redes de saneamento sem as medidas de contorno ajustáveis, provocando o uso de ferramentas alternativas de verificação, no caso o Storm and Sanitary Analisys. Dentro de uma mesma plataforma se fez possível a verificação dos diâmetros através de simulações e toda sua forma geométrica, com dados de cota de topo cota de fundo e declividades. Antes disso, é possível fazer uma prévia dos resultados utilizando-se de outras ferramentas que não suportaram a saída gráfica de engenharia esperada, motivo pelo qual esta análise se fez tão importante.
Tanto o projeto de esgotamento sanitário quanto o de abastecimento de água potável foram precedidos de diretrizes específicas da companhia de saneamento estadual que, na época, se fazia como órgão gestor do município de Vila Velha. Essas diretrizes nortearam o projeto de esgotamento sanitário em concepção do sistema de recebimento do esgoto doméstico através de caixas coletoras domiciliares lançadas numa rede coletora troncal a qual confluíam em diversas ramificações a uma estação elevatória de esgoto bruto.
Antes de se pensar numa estação de tratamento de esgotos que haveria de ser operada indefinidamente, é possível negociar solução mediada com a companhia de saneamento a partir de atividade da engenharia, inclusive alcançando a manutenção.
A partir dessa estação, em cumprimento com a viabilidade fornecida, fez-se projetada uma rede emissária, a qual tinha por objetivo de transportar o esgoto coletado até um sistema subsequente de bombeamento para que se alcançasse a estação de tratamento que atendia a região.
Já o projeto de abastecimento de água potável deve ter por objetivo a intercepção da rede de água existente com adução até a área do loteamento, obviamente, pautando-se no documento de viabilidade fornecido pela companhia de saneamento. Tudo será fruto do dimensionamento pautado na escolha anelada na distribuição ao consumidor final.
Quanto ao projeto de pavimentação se fez desenvolvidas soluções individuais para as ruas conforme sua solicitação de tráfego versus CBR (California Bearing Ratio). Esse dimensionamento tem uma tratativa predominantemente literal que interfere no modelo tridimensional com a espessura das camadas de pavimento que iram se sobrepor a superfície de terraplanagem. Assim, após dimensionadas as camadas do pavimento para cada rua, as mesmas podem ser inseridas na seção típica do AutoCAD Civil 3D, perfazendo-se, dessa forma, como parte do modelo.
Neste ponto, fez-se validar todas as interferências da água, do esgoto e a drenagem, distinguindo-se os caminhos pela obrigatória resolução de conflitos, pesando menos os caminhos das águas potáveis dada a coexistência com a pressão da rede, que pode modificar-se mais facilmente no plano vertical, diferentemente das águas servidas e pluviais. A análise de interferências é a resposta final da resolução de conflitos cujo processo de formatação sugere a mudança no padrão das redes sanitárias em detrimento das pluviais dada a ordem de grandeza da dimensões tubulares e profundidades em tela.
3.4. SOBRE A INTERFACE DE DESENVOLVIMENTO BIM
Os elementos que não foram dimensionados diretamente no AutoCAD Civil 3D precisam ser ajustados ao aspecto final do conceito, seja no momento prévio à exportação, seja na importação. Isso posto, há uma demanda de usuário mandatária
do refino que se quer obter no modelo final. Não se deve esquecer ainda que se trata de uma versão final para o cliente e não uma versão conceito de partida, coisa que eventualmente se dispensaria naquela forma ainda primária.
Até este ponto, qualquer alteração impõe ao modelo imediata atualização, pelo que se falam no mesmo formato de exportação e importação, sem qualquer mecanismo de automatização. Isso não acontece tão facilmente se fosse no mesmo ano-versão quando se tomam a partida do primeiro formato construído. Essa é mera interface gráfica que pode e deve ser ampliada com as informações restantes.
Pois bem, a linha que demonstra a tubulação é imediatamente transcrita como uma entidade construída no modelo a partir do que se incorpora suas notações dimensionais, que podem ser agregadas de especificações materiais, técnicas, orçamentárias, etc. Do ponto de vista de banco de dados, o que se leva da importação é reflexo da modelagem feita dentro da própria ferramenta original, o restante passa a ser signatária de uma forçosa alimentação de sistema.
4 RESULTADOS E DISCUSSÕES
As variáveis envolvidas em um processo de construção da infraestrutura viária do loteamento, aqui tratado como estudo de caso, Portal da Barra, foram superadas no momento do dimensionamento e especificação, mesmo quando concebidos na plataforma BIM de forma direta, ou demandando a translação por formato de arquivos exportados e importados a ele. De toda forma, a modelagem final é resoluta e perpassa ao método da pesquisa como questão superada nestes próximos itens, a versão final do modelo em AutoCAD Civil 3D frente ao equivalente em Autodesk
Infraworks.
Com efeito, toda a geometria disposta sobre o terreno natural sobressai ao greide definitivo com o que se molda a terraplanagem em cortes e aterros que são qualificados e quantificados para efeito de técnicas construtivas, especificação de serviços, orçamentação e cronograma, dentre outros, usando as normas do setor. Eles fazem parte dos estudos de viabilidade técnico-econômico-ambiental, mas também ao plano funcional, projeto conceitual, básico e executivo na forma de soluções que se amadurecem conforme se empregam os esforços para leva-lo à obra, veja o caso particular dos materiais disponíveis3, Figura 2, que faz parte das rotinas
laborais dos estudos de materiais e suas fontes, mas que não entram como resultado desta modelagem. Obviamente que isso não se esgota neste tema da terraplanagem.
Figura 2 – Estudo de jazidas e suas especificações
Fonte: Autoria Própria (2019)
3 A Figura 2 ilustra alguns bancos de dados, planilhas e desenhos disponíveis como estruturas textuais
pertencentes ao projeto executivo, trazido ao contexto deste trabalho apenas para referenciar a articulação com os elementos do dimensionamento advindos de outros softwares, aqui materializados como elementos de figuração. No caso particular se quer demonstrar a existência de estudos de jazidas e suas especificações que não são levadas à plataforma AutoCAD Civil 3D ou
Esse recorte, ilustrado na Figura 2, precisa estar claro pois não é resultado esperado da pesquisa, embora nele se convalesça, pois é inteiramente dependente da fase intelectual do seu desenvolvimento. De fato, a perspectiva do desenho demonstra uma das partes do produto e do processo de produção. O miolo do dimensionamento praticamente se perde no contexto dos entregáveis então disponíveis à obra, pois não mais interessa ao empreendedor, a menos de uma revisão de conteúdo, premissas e pontos críticos ou conceituais, levar para o canteiro tal conteúdo, mas sim o que lhe sirva para realizar e liquidar (ato de reconhecer a realização do serviço especificado).
Este ínterim é também relevante na expedição de licenças e aprovações, e antes disso, do senso crítico a que o projeto deva ter ao menos na análise de interferências dada a contextualização de vários temas tratados nesta mesma plataforma, sendo aqui o cerne do objetivo do trabalho. Nesse sentido a modelagem expressa em desenhos ganha força em detrimento do texto, fórmulas, memórias justificativas, notas explicativas sobre o que deixa de ser o cerne pragmático do serviço a ser executado.
4.1. A MODELAGEM COM O AUTOCAD CIVIL 3D
O resultado gráfico desse projeto é transcrito em planialtimetria, numa extensão de aproximadamente um quilômetro de vias urbanas desenhadas em absoluta obediência às normas, manuais, planos diretores, etc. Portanto, não foram avaliados os benefícios e dificuldades encontradas no processo de criação do modelo na perspectiva meramente normativa. O que se quer é definitivamente o seu resultado materializado no modelo, tal qual a geometria em planta baixa e seções do greide4,
veja a Figura 3.
4 A Figura 3 ilustra a planta baixa, as seções transversais, as notas de serviço e demais saídas
gráficas em duas dimensões que foram oportunamente concebidas na própria plataforma AutoCAD Civil 3d utilizando-se da literatura normativa do setor rodoviário e dos recursos da própria ferramenta.
Figura 3 – Projeto Geométrico
Fonte: Autoria Própria (2019)
Pelo fato do desenvolvimento dos projetos se concentrarem na plataforma do AutoCAD Civil 3D, a reboque do projeto geométrico houve a produção daquele outro nomeado terraplanagem. Essa disciplina teve por objetivo quantificar e parametrizar o terreno natural na nova configuração atrelada a geometria planialtimétrica associada. Fruto desse trabalho foram as seções transversais de cada eixo projetado, bem como o cálculo de volume de corte e aterro, exato indicativo da mesma Figura 3 quando levada como elemento de quantificação de volumes de materiais5.
Essa é a base para as demais plataformas de entrada, pois é o terreno definitivo concebido (greide) o limite das intercorrências acima e abaixo dela, com o que se utilizam na definição dos demais entregáveis então associados neste modelo. O mesmo vale para os resultados da pavimentação, que são naturalmente incorporados à seção tipo, por conta das camadas associadas ao dimensionamento realizado, que se sabe dependente do tráfego e da camada-suporte mensurada pelo CBR.
Nada disso importa senão como desenho final nesta fase de modelagem da infraestrutura. Ainda assim, em tempo de definir esta geometria, veja o caso da
5 Podem estar a serviço do usuário quando performa a orçamentação e plano de obras, promessa
drenagem superficial que perfaz o escoamento das águas precipitadas em direção ao ponto mais baixo, sendo captado, coletado e transportado ao local mais adequado, juízo de quem faz o estudo e concebe a solução levada como projeto.
Aproveitando-se do veio analítico da ferramenta Storm and Sanitary Analisys, a drenagem pluvial fez-se materializada do lançamento ponto a ponto do que se viu dimensionado no software CDREN, respeitando suas dimensões então verificadas nesta versão modulada no AutoCAD Civil 3D. Como resultado, aparecem os dispositivos de coleta, transporte e visita6, dispostos na Figura 4.
Figura 4 – Projeto de Drenagem Pluvial
Fonte: Autoria Própria (2019)
Veja que sobre ela estão duas telas do dimensionamento, que somem no bastidor do resultado final, que interessa somente ao projetista, qual seja, o profissional que exerce a intelectualidade em prol da solução. Enquanto isso, a estampa final do desenho é levada ao AutoCAD Civil 3D. O mesmo se fez com o projeto de esgotamento sanitário, em que se utilizou a combinação do dimensionamento pelo software CESG (TIGRE, 2011) com o traçado reproduzido das redes através do AutoCAD Civil 3D7, expresso na Figura 5.
6A Figura 4 tem o propósito de mostrar as diferentes saídas gráficas disponíveis no projeto
de drenagem, concebido, dimensionado e desenhado em outra plataforma, depois levada por exportação, edição e análise como elemento de interferência junto com os demais projetos.
Figura 5 – Projeto de Esgotamento Sanitário
Fonte: Autoria Própria em AutoCAD Civil 3D (2019)
A modelagem hidráulica é feita na rotina computacional nomeada EPANET que estabelece critérios indispensáveis para a análise das variáveis físicas no estudo das águas quando conduzidas sobre pressão8, por exemplo, a distribuição espacial da
pressão nos nós do sistema no horário com as menores pressões disponíveis na rede às 11h, lateral da Figura 6, subsidiária do resultado gráfico dessa disciplina na matéria tratada no âmbito do AutoCAD Civil 3D.
Figura 6 – Exemplo da planta do Projeto de Abastecimento de Água
Fonte: Autoria Própria em AutoCAD Civil 3D (2019)
do projeto original em duas dimensões trazidas para o ambiente AutoCAD Civil 3D
8 Além da pressão, o dimensionamento pressupõe outras variáveis, a exemplo de vazões, velocidades,
perdas de carga, denotando o resultado por simulações até que se encontre o diâmetro nominal e outras saídas daquele software, tudo levado ao AutoCAD Civil 3D
Ao ponto, todas as temáticas então desenvolvidas no plano são levadas à essa mesma plataforma denominada AutoCAD Civil 3D, reverberando a disposição de cada um dos elementos construtivos segundo suas especificidades em posição geométrica reconhecida, veja o pacote de figuras dispostas até aqui, e agora passível de serem encontradas no espaço tridimensional. Este resultado é unificado pela Figura 7, dentre tantas que se poderiam tirar como exemplo desta plataforma9.
Figura 7 – Análise das interferências com as demais redes projetadas
(Fonte: AutoCAD Civil 3D, Projeto Portal da Barra)
Superada a interface com o AutoCAD Civil 3D, esta base digital pode ser levada como segunda promessa metodológica na interface com outras tantas plataformas disponíveis, neste caso, em atenção aos objetivos do trabalho com a alma da terceira dimensão, aqui escolhida a plataforma Infraworks, também da Autodesk.
4.2. A MODELAGEM COM O INFRAWORKS 360
Com efeito, essa mesma superfície é transladada ao Infraworks, consumando as mesmas premissas adaptadas a uma outra forma de visualização, própria da saída gráfica da ferramenta, Figura 8, que é composta de uma diversidade de perspectivas que demonstram os planos típicos de um projeto rodoviário, cada qual passível de
9 A título de conhecimento a versão utilizada do AutoCAD Civil 3D não permite a edição de cores
dos diversos elementos quando em visualização 3D, sendo um dificultador para gerar as partes que poderiam ser exportadas para a concepção do 4D e 5D.
modificar a vista por um comando de edição. Essa combinação resultou em uma modelagem tridimensional dos elementos que compõe as redes sanitárias, pluviais e de abastecimento de água10.
Figura 8 – Projeto Geométrico com a terraplanagem e pavimentação superpostos
Fonte: Autoria Própria em Infraworks (2019)
Percebe-se também que esta mesma imagem que está enfatizando a seção de terraplanagem e pavimentação, mas poderia ter outro ponto de vista para outro propósito, por exemplo o de acessibilidade, o de sinalização, entre tantos outros. Veja a dinâmica das redes nesta outra plataforma, Figura 9.
10 A sobreposição dos desenhos da rede de água potável, não que isso sobremaneira importasse ao
processo de integralização, e sua sucessiva análise de interferência, pois este nível de informação em particular não é suscetível às declividades imprescindíveis nos primeiros projetos
Figura 9 – Análise de interferência na nova plataforma BIM
Fonte: Autoria Própria em Infraworks (2019)
A Figura 10 ilustra uma visão geral da modelagem finalizada, onde são percebidas as geometrias e, principalmente, as redes enterradas projetadas na fase de desenvolvimento. A possibilidade de visualização tridimensional proporciona tanto ao projetista quanto ao cliente uma perspectiva da forma final do projeto em desenvolvimento, além de poder trazer à luz da discussão pontos de extrema importância e grande impacto financeiro na obra.
Figura 10 – Visão geral do condomínio modelado
Fonte: Autoria Própria em Infraworks (2019)
4.3 PREPARATIVOS PARA NAVISWORKS
Essas informações fazem parte também a base orçamentária, pois expõe as quantidades lineares, quadráticas ou volumétricas para diferentes serviços que perfazem a escopo da obra. Tal situação é o gatilho para o planejamento da obra, seu controle por mecanismos 4D, coisa que não se realizou nesta pesquise, limitada ao corte da modelagem 3D até o Infraworks.
O software mais próximo nesta interface é o Navisworks, tendo como elo a codificação do serviço com a codificação da mesma entidade no espaço-tempo-custo. A menos da modelagem pendente de inscrição na ferramenta, o orçamento ainda assim foi realizado, tal como se mostra na Figura 11, em partes separadas e intercomunicáveis a partir do cronograma de obra e seus elementos gráficos comuns, permitindo-se levar por exportação à referida plataforma para integrar as partes que possam ser lidas no espaço-tempo, saída gráfica como proposta visual do software, inclusive com apropriação executiva ao tempo da obra. Os caminhos estão traçados como trabalhos futuros.
Figura 11 – Orçamento e cronograma de obras planejado
5 CONCLUSÕES E CONSIDERAÇÕES FINAIS
Este trabalho permitiu trazer elementos gráficos em duas dimensões de várias plataformas, em diferentes temas da infraestrutura urbana, algumas já disponíveis na no próprio Civil 3D, tendo sido fontes ainda o EPANET, CDREN, CESG, Storm and
Sanitary Analisys. Levando-se esses elementos gráficos para ela, tendo-se cumprido
o primeiro objetivo do trabalho. Por edição, foi possível construir a perspectiva tridimensional com a que existia, para nela trabalhar a interferência integradora nesta plataforma gráfica, segundo objetivo do trabalho. Por exportação, tudo foi levado ao
Infraworks para modelagem visual, segunda porta de saída para o cliente, com efeito,
confirmando-se a hipótese de pesquisa.
Dentre as vantagens já conhecidas do uso de BIM e suas ferramentas destaca- se a análise da eficiência da modelagem face análise de interferências, e depois dela na ótica da execução da obra almejando a minimização de intercorrências, viés que se tem do grafismo dessa segunda plataforma (Infraworks 360), nitidamente mais amigável, em especial para o executor. Ao mesmo tempo, há ganhos que se podem medir no viés indireto, isso porque o loteamento em voga fora acompanhado em toda a fase de execução, onde se fizeram perceptíveis os ganhos potenciais em tempo, qualidade e rapidez, além do viés econômico.
As discussões são então incrementadas pela experiência de obra subsequente, vivida em face da fiscalização do empreiteiro contratado. Não bastasse, a falta de traquejo de obreiras desacostumadas ao sistema promoveu uma modificação no processo de produção, pari passu acomodada com testes que anteviam os problemas decorrentes de uma falha de locação topográfica dos equipamentos mediados pela modelagem implementada.
No entanto, isso pôde ser rapidamente adaptado ao que fora construído e dele se tornar novo ponto de partida para os desdobramentos dessa ausência de aderência às notas de serviços originais perfazendo nova disposição pelo simples traquejo das entidades mexidas. Essa anotação foi muito bem recebida pelo empreendedor, que pode conjecturar as mudanças sem outros novos projetos, mas de mera adaptação
ao caso concreto.
Não bastasse, a interface final para o usuário pode se ampliar da geometria ao banco de dados governamental na ótica das cidades inteligentes, campo aberto para as modelagens mais amplas. No entanto, tratando-se de uma cidade, ou parte dela, interessa a quem faz a gestão essa base de dados, fazendo a mais ampla ponte com a engenharia de infraestrutura urbana.
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