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O conceito BIM e a especificação IFC na indústria da construção e

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  • Encontro Nacional BETO ESTRUTURAL - BE2012 FEUP, 24-26 de outubro de 2012

    O conceito BIM e a especificao IFC na indstria da construo e em particular na indstria de pr-fabricao em beto

    Miguel Ferraz1 Ruben Morais2 RESUMO Building Information Modeling (BIM) representa o processo que inclui a gerao e gesto de representaes digitais de caractersticas fsicas e funcionais de um edifcio, que se estende alm do projeto ou trmino da construo. Com este processo pretende-se facilitar o armazenamento, intercmbio e interoperabilidade de informao em formato digital, oferecendo aos arquitetos, engenheiros, construtores e proprietrios uma viso global clara de todos os seus projetos. So diversas as vantagens da utilizao deste processo, como o aumento da produtividade e fiabilidade e a reduo de custos, mas apesar do conceito remontar ao final dos anos 70 do sculo XX e de as primeiras aplicaes datarem j de 1987, a sua utilizao na indstria da construo civil, designadamente em Portugal, encontra-se muito pouco divulgada. Associado ao processo BIM e tendo em vista potenciar e fomentar a interoperabilidade entre aplicativos surgiu a especificao Industry Foundation Classes (IFC) que um formato de arquivo baseado em objeto, neutro e aberto, independente de um fornecedor de aplicativos, ou conjunto de fornecedores. Neste artigo estudam-se os princpios do processo BIM e da especificao IFC e a aplicabilidade destes na indstria da construo e em particular na pr-fabricao de beto. Analisam-se as vantagens e desvantagens associadas sua utilizao e a interoperabilidade entre vrios aplicativos BIM. Por fim apresenta-se um aplicativo desenvolvido no mbito deste trabalho capaz de criar modelos BIM em formato IFC de pavilhes industriais regulares, utilizveis no seu processo de conceo, fabrico e explorao. Palavras-chave: BIM, IFC, MIC, Modelao numrica 1. BUILDING INFORMATION MODEL - BIM Existem duas teorias para a origem da sigla BIM, a primeira diz que foi inventada pelo Professor Charles M. Eastman, do Instituto de Tecnologia da Georgia, uma vez que Building Information Model basicamente o mesmo que Building Product Model, termo que o professor tem usado extensivamente em seus livros e documentos desde finais dos anos 70 do sculo XX. A segunda teoria afirma que

    1 Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, Departamento de Engenharia Civil, Porto, Portugal. [email protected] 2 Ruben Morais. [email protected]

  • A aplicabilidade da tecnologia BIM na indstria da pr fabricao de beto

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    Eastman criou o conceito mas no o termo, e considera que ter sido o arquiteto e estratega da indstria Phil Bernstein da Autodesk, a usar pela primeira vez o acrnimo BIM para Building Information Modeling. A sigla foi popularizada por Jerry Laiserin ao padronizar o termo como um nome comum para a representao digital de um processo de construo de edifcios. At ento cada fornecedor de aplicativos utilizava uma terminologia diferente, por exemplo a Graphisoft [1] utilizava a designao Virtual Building, a Bentley Systems [2] a designao Integrated Project Models e a Autodesk [3] a designao Building Information Modeling. De acordo com alguns autores a primeira implementao do BIM foi efetuada atravs do Virtual Building da aplicao ArchiCAD da Graphisoft em 1987 [4]. A difuso do conceito BIM tem sido notvel estando neste momento disponvel, por exemplo, uma verso de um visualizador tridimensional designado BIMx da Graphisoft [1] para dispositivos mveis com sistema operativo Android ou iPhone/iPad. No Quadro 1 apresentam-se alguns dos principais aplicativos BIM existentes no mercado.

    Quadro 1. Alguns dos principais aplicativos BIM

    Geometria Estruturas Servios de construo Autodesk ADT Autodesk Revit Bentley Architecture Informatix microGDS Graphisoft Archicad Nemetschek Allplan

    CSI Friedrich & Lochner Tekla Autodesk Robot Sofistik Strusoft Intercad RIB

    DDSGranlund Lawrence Berkeley A-NULL Climawin elcoCAD RoCAD Klima2000 CONTAMW

    Visualizadores Base de Dados Clculo de custos NavisWorks Octaga DDS Solibri TNO Univ. Karlsruhe

    EPM Technology Oracle CBIM Secom Eurostep STEP Tools

    Focus Tocoman Timberline Cadquant Sumitomo Kajima

    No processo BIM os projetos deixam de ser meras representaes grficas de elementos atravs de linhas, textos ou imagens passando a ser formados por um conjunto de elementos individuais parametrizveis, com significado e propriedades associadas, e a interao entre estes. usual o processo BIM ser confundido com a representao tridimensional de produtos da construo ou uma nova gerao de ferramentas CAD (Computed-aided design ou em portugus Desenho Assistido por Computador) devido representao grfica utilizadas por muitos dos aplicativos que implementam este processo. No entanto essa analogia muito redutora do conceito pois para alm da informao dimensional necessria representao grfica o modelo BIM pode, e deve, incorporar muitos outros tipos de informao. Esta informao pode ser virtualmente de qualquer tipo sendo no entanto a mais usual relativa ao dimensionamento, caractersticas fsicas dos materiais que compe os produtos, ao processo construtivo, quantificao de trabalhos, prazos, custos e mo-de-obra, desde a fase inicial de projeto at ao fim do ciclo de vida do edifcio. Existem diversas formas de designar modelos BIM, por exemplo, BIM 4D onde para alm das caractersticas dimensionais do modelo se adiciona a varivel tempo ou BIM 5D onde para alm das referidas caractersticas se adiciona a varivel tempo e custo. Com o desenvolvimento do processo surgiro certamente modelos nD, englobando os mais diversos tipos de informao, como por exemplo, cadernos de encargos, fotografias, registo de operaes de manuteno, reabilitao ou reforo. Um aspeto fundamental considerado no processo BIM capacidade de definir a forma como os elementos interagem entre si, como por exemplo a forma como se ligam diversos elementos estruturais

  • Ferraz e Morais

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    ou como se posicionam os elementos arquitetnicos relativamente aos elementos estruturais. Este tipo de informao permite a incluso no processo BIM de modelos de clculo de diversas reas, desde a arquitetura, as estruturas, a trmica ou a mecnica, e a automatizao do processo de alterao e ajuste. A definio das relaes entre elementos tambm um dos maiores desafios BIM pois uma vez que existem inmeras formas de cada dois tipos de elementos se relacionarem entre si o nmero de relaes possveis aumenta de forma exponencial com o nmero de elementos disponveis. Na Figura 1 apresenta-se um grfico com a relao custo/esforo versus deciso no projeto (Curva de MacLeamy) onde se observa que a utilizao do processo BIM (projeto integrado) permite antecipar a tomada de deciso no decurso do projeto com consequncias ao nvel da reduo de custos e melhoria da qualidade final da construo.

    Legenda: 1 Impacto no custo e capacidade funcionais 2 Custo de alteraes de projeto 3 Projeto tradicional 4 Projeto integrado PD Anteprojeto SD Projeto esquemtico DD Projeto de desenvolvimento CD Documentao de construo PR - Aquisio CA Administrao de construo OP - Operao

    Figura 1. Relao custo/esforo versus deciso de projeto. Do exposto atrs podem-se enumerar algumas vantagens do processo BIM em fase de projeto [5-6]:

    a) Visualizao melhorada; b) Incorporao e vinculao de informaes vitais; c) Automatizao do processo de alterao e ajuste; d) Deteo automtica de interferncias e erros; e) Melhoria da partilha de informao; f) Melhoria da cooperao interdisciplinar; g) Reduo de prazos e erros de projeto; h) Automatizao de fluxos de trabalho;

    A utilizao do processo BIM pode ser pensada a uma escala bastante superior do edifcio atravs da associao de diversos modelos baseados em BIM. Desta forma possvel a representao de uma urbanizao, localidade ou cidade atravs da juno de diversos modelos representativos das construes, vias de comunicao, infraestruturas, relevo, etc.. Pensado para todo o ciclo de vida de um edifcio o uso do processo BIM vai alm da fase de planeamento e elaborao do projeto, estendendo-se aos processos de gesto de custos e construo e explorao das instalaes. Para assegurar uma gesto eficaz do processo BIM pode ser nomeado um gerente de BIM cuja funo acompanhar o desenvolvimento do modelo, controlando os objetivos de desempenho previstos e fornecendo apoio multidisciplinar. Desta forma um modelo BIM bem desenvolvido possui tambm diversas vantagens na fase de construo, como por exemplo:

    a) Uma vez que cada um dos especialistas envolvidos pode inserir informaes crticas no modelo antes do incio da construo, existe a oportunidade de pr-fabricar ou pr-montar alguns sistemas em estaleiro;

    b) Estando perfeitamente definidos os prazos de cada operao os resduos em obra podem ser minimizados e os produtos entregues apenas no momento de utilizao evitando-se o armazenamento em obra;

    c) Mapas de trabalhos e quantidades atualizados podem ser facilmente extrados a qualquer momento;

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  • A aplicabilidade da tecnologia BIM na indstria da pr fabricao de beto

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    d) Sistemas de montagem, construo e de armazenamento, por exemplo gruas, centrais de betonagem e silos, podero ser representados no modelo de forma a compatibilizar a sua instalao e operacionalizao;

    e) Qualquer alterao ou atraso ocorrido em obra pode ser introduzido no modelo obtendo-se imediatamente um modelo completamente atualizado a todos os nveis, seja de geometria, de prazos ou outros.

    O processo BIM est em constante desenvolvimento e atualizao permitindo a integrao de tecnologias muito recentes, por exemplo, atualmente j possvel inserir no modelo BIM informao dinmica sobre a construo, tais como medies de sistemas de monitorizao, funcionando desta forma o mo

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