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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE CENTRO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL E AMBIENTAL JOÃO PAULO DA SILVA LIMA COMPATIBILIZAÇÃO DE PROJETOS ATRAVÉS DA INTEROPERABILIDADE ENTRE SOFTWARES BIM NATAL - RN 2022 JOÃO PAULO DA SILVA LIMA Compatibilização de projetos através da interoperabilidade entre softwares BIM Trabalho de Conclusão de Curso na modalidade Monografia, submetido ao Departamento de Engenharia Civil e Ambiental da Universidade Federal do Rio Grande do Norte como parte dos requisitos necessários para obtenção do Título de Bacharel em Engenharia Civil. Orientador: Prof. Dr. Fred Guedes Cunha Natal - RN 2022 Lima, Joao Paulo da Silva. Compatibilização de projetos através da interoperabilidade entre softwares BIM / Joao Paulo da Silva Lima. - 2022. 46 f.: il. Monografia (graduação) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Centro de Tecnologia, Curso de Engenharia Civil e Ambiental, Natal, RN, 2022. Orientador: Prof. Dr. Fred Guedes Cunha. 1. Compatibilização entre projetos - Monografia. 2. Softwares BIM - Monografia. 3. Projeto arquitetônico e estrutural - Monografia. I. Cunha, Fred Guedes. II. Título. RN/UF/BCZM CDU 004.41 Universidade Federal do Rio Grande do Norte - UFRN Sistema de Bibliotecas - SISBI Catalogação de Publicação na Fonte. UFRN - Biblioteca Central Zila Mamede Elaborado por Ana Cristina Cavalcanti Tinôco - CRB-15/262 João Paulo da Silva Lima Compatibilização de projetos através da interoperabilidade entre softwares BIM Trabalho de conclusão de curso na modalidade Monografia, submetido ao Departamento de Engenharia Civil e Ambiental da Universidade Federal do Rio Grande do Norte como parte dos requisitos necessários para obtenção do título de Bacharel em Engenharia Civil. Aprovado em 13 de julho de 2022: Prof. Dr. Fred Guedes Cunha Orientador Profa. Dra. Micheline Damiao Dias Moreira Examinador interno Eng. Civil e Ambiental Me. Hérbete Hálamo Rodrigues Caetano Davi Examinador externo Natal - RN 2022 AGRADECIMENTOS Agradeço aos meus pais, Francisco das Chagas e Maria Auxiliadora, que fizeram de tudo para eu chegar até essa etapa da minha formação acadêmica. À minha noiva, Rafaella Rayane, que está comigo nos melhores e nos piores momentos e me ajudou muito durante todos os anos desta graduação. Ao meu orientador, professor Fred Guedes, por todo o conhecimento transmitido desde a primeira aula que tivemos juntos até agora. RESUMO Compatibilização de projetos através da interoperabilidade entre softwares BIM Este trabalho tem como objetivo principal demonstrar, através da interoperabilidade entre softwares BIM, a compatibilização entre projetos de um sobrado modelado no Revit. Além disso, foram definidas características do BIM, dos aplicativos que o compõem, das vantagens, desvantagens, ganhos e avanços que esta tecnologia vem trazendo ao universo da construção civil e arquitetura, bem como o quanto são diversas as áreas de atuação dos softwares BIM na engenharia. Nesse sentido, a partir da modelagem de um sobrado, foi realizado um estudo de caso utilizando três programas de computador (Revit, TQS e Navisworks) para demonstrar a compatibilização entre os projetos, arquitetônico e estrutural, da edificação em estudo, seja de forma visual ou de forma automatizada com as opções que os softwares utilizados fornecem. Palavras-chave: Incompatibilidade, Modelagem, BIM, Revit, TQS, Navisworks. ABSTRACT Compatibility of projects through interoperability between BIM softwares The main objective of this work is to demonstrate, through interoperability between BIM software, the compatibility between projects of a townhouse modeled in Revit. In addition, characteristics of BIM, the applications that compose it, the advantages, disadvantages, gains and advances that this technology has been bringing to the world of civil construction and architecture were defined, as well as the different areas of activity of BIM software in engineering. In this sense, from the modeling of a townhouse, a case study was carried out using three computer programs (Revit, TQS and Navisworks) to demonstrate the compatibility between the architectural and structural projects of the building under study, either visually or automated way with the options that the software used provide. Keywords: Incompatibility, Modeling, BIM, Revit, TQS, Navisworks LISTA DE FIGURAS FIGURA PÁGINA 1 - Níveis do BIM ........................................................................................ 14 2 - Exemplos de famílias do Revit ............................................................... 15 3 - Comparação entre a troca de informações tradicional versus a interoperabilidade ................................................................................... 18 4 - Influência de custos em diferentes etapas de um empreendimento ........ 20 5 - Influência dos custos em relação a estágios de uma obra ....................... 21 6 - Softwares utilizados no desenvolvimento deste trabalho.................................................................................................... 22 7 - Plantas baixas dos dois pavimentos do sobrado ..................................... 23 8 - Marcação de eixos para locação de paredes ........................................... 24 9 - Modelagem 3D do sobrado .................................................................... 25 10 - Integração da estrutura com a arquitetura .............................................. 25 11 - Plantas estruturais dos pavimentos térreo e superior .............................. 26 12 - Modelagem estrutural em 3D do sobrado em diferentes ângulos ........... 27 13 - Vista 3D dos elementos estruturais com a arquitetura ............................ 27 14 - Etapas de criação do arquivo RTQ ......................................................... 28 15 - Interface do software TQS na etapa de importação do arquivo RTQ ..... 29 16 - Janela de sincronização de pavimentos .................................................. 29 17 - Planta da estrutura no TQS ..................................................................... 30 18 - Visualização 3D da estrutura do pavimento térreo no TQS ................... 31 19 - Visualização 3D da estrutura do pavimento 1 no TQS ........................... 31 20 - Configuração inicial da cozinha ............................................................. 32 21 - Configuração final da cozinha ................................................................ 33 22 - Desalinhamento entre peças estruturais .................................................. 33 23 - Excentricidade entre pilares e vigas (visualizado no Revit) ................... 34 24 - Identificação das peças estruturais (visualizado no TQS) ...................... 35 25 - Remoção da excentricidade entre pilares, vigas e paredes (visualização no Revit) ................................................................................................. 35 26 - Identificação das peças estruturais (visualizado no TQS) ...................... 35 27 - Etapas para exportação de arquivo do Revit para o Navisworks ............36 28 - Etapas para iniciar os testes de compatibilização no Navisworks .......... 36 29 - Conflito entre viga e pilar visualizado no Navisworks ........................... 37 30 - Conflito entre viga e laje visualizado no Navisworks ............................ 37 31 - Visualização de todo o projeto com a interferência da figura 27 ........... 38 32 - Visualização de todo o projeto com a interferência da figura 28 ........... 38 33 - Análise de conflito entre a porta da varanda e viga ................................ 39 34 - Intersecção entre viga e pilar .................................................................. 40 SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO 10 1.2. Justificativa 11 1.3 Objetivos 11 1.3.1 Objetivo geral 11 1.3.2 Objetivos específicos 11 1.4 Estrutura do trabalho 12 2. METODOLOGIA BIM E SUAS CARACTERÍSTICAS 13 2.1 BIM (Building Information Modeling) 13 2.2 Revit 14 2.3 TQS 16 2.4 Navisworks 16 2.5 Limitações do CAD em relação aos softwares BIM 16 2.6 Interoperabilidade 17 2.7 Compatibilização 19 3. ETAPA DE PROJETOS DE EDIFICAÇÕES 20 4. ESTUDO DE CASO 22 4.1 Descrição do modelo 22 4.2 Modelagem da arquitetura 23 4.3 Modelagem da estrutura 25 4.4 Exportação da estrutura para o TQS 28 4.5 Compatibilização 32 4.5.1 Compatibilização arquitetura/arquitetura 32 4.5.2 Compatibilização estrutura/estrutura 33 4.5.3 Compatibilização arquitetura/estrutura 34 4.6 Compatibilização com Navisworks 36 5. RESULTADOS E DISCUSSÕES 40 6. CONCLUSÃO 42 REFERÊNCIAS 43 10 1 INTRODUÇÃO 1.1. Considerações iniciais O setor de engenharia como um todo está em constante evolução. Não obstante, a competitividade e a busca por novas técnicas de execução, novas tecnologias estão sempre surgindo para manter essa indústria em constante aprimoramento para reduzir custos, prazos e ganhos em produtividade e qualidade. Nesse sentido, os softwares utilizados nesse setor, como os da plataforma Building Information Modeling (BIM), são exemplos de inovação e aprimoramento, neste que é um dos principais setores da economia mundial. O BIM, através do conceito de interoperabilidade, consiste em criar um modelo virtual fiel de uma obra de engenharia. A partir desse modelo é possível gerenciar uma obra em todas as suas fases desde a concepção até após a entrega da edificação. Na fase de criação deste modelo é possível, também, verificar a compatibilização entre os projetos constituintes dessa construção. A compatibilização é uma das etapas mais importantes porque é nessa fase que são identificadas as possíveis inconsistências entre projetos e que podem ser solucionadas antes do início da construção, evitando desperdícios futuros e permitindo ganhos significativos de tempo. Os softwares utilizados para identificação das incompatibilidades no desenvolvimento deste trabalho serão o Revit, TQS e Navisworks, ambos utilizam a metodologia BIM que será mais detalhada posteriormente. Com estas ferramentas será possível identificar de forma rápida e eficiente possíveis erros de projeto e solucioná-los. 11 1.2. Justificativa Assim, este trabalho busca aprofundar a relevância da utilização de softwares da plataforma BIM nos projetos de engenharia, exemplificando sua utilização em um projeto de um sobrado, tendo como um dos princípios ilustrar a compatibilização entre projetos, arquitetônico e estrutural, dessa construção. Além da compatibilização de projetos com o Revit, TQS e Navisworks, também é possível, dentre outras coisas, visualizar a construção de forma tridimensional, realizar mudanças rápidas nos projetos e calcular quantitativos para orçamentos de forma precisa. Isso tudo acaba trazendo ao profissional aspectos realistas da construção e pode prever conflitos antes da execução, evitando, assim, retrabalho, perda de tempo e desperdício de material. Dessa forma, esta pesquisa é direcionada principalmente aos profissionais que trabalham desde o projeto à execução de obras de engenharia, considerando que a tecnologia apresentada ainda é pouco difundida em detrimento de programas mais tradicionais, como o AutoCAD. 1.3 Objetivos 1.3.1 Objetivo geral O objetivo geral deste trabalho é descrever as vantagens da utilização da plataforma Building Information Modeling (BIM) através da interoperabilidade entre softwares Revit, TQS e Navisworks em obras e projetos de engenharia, mostrar suas características e demonstrar como é possível utilizar essa tecnologia para trabalhar com compatibilização de projetos. 1.3.2 Objetivos específicos - Demonstrar a importância da utilização dos softwares BIM nos projetos de engenharia; - Descrever vantagens e possíveis desvantagens dos softwares BIM em relação à sistemas tradicionais; - Modelar um sobrado no Revit 2021 e exportá-lo para o TQS e Navisworks; - Apresentar a interoperabilidade entre softwares BIM; - Verificar a compatibilização entre projetos arquitetônico e estrutural. 12 1.4 Estrutura do trabalho Este trabalho está dividido em cinco capítulos, os quais serão descritos abaixo: O capítulo 1 trata o assunto, objeto deste trabalho, de forma introdutória, descrevendo alguns conceitos iniciais e justificando o porquê da escolha do tema proposto. Além disso, são descritos os objetivos, geral e específicos. O capítulo 2 compreende uma revisão bibliográfica sobre trabalhos que abordaram conceitos semelhantes a este, como a definição do BIM, dos softwares que o compõe e definições de conceitos como “interoperabilidade” e “compatibilização de projetos”, termos recorrentes neste trabalho. O capítulo 3 traz as etapas essenciais à elaboração de um projeto e mostra como alguns autores veem esse conceito de formas diferentes, diferindo uns aos outros em algumas ideias. O capítulo 4 compreende a metodologia utilizada na elaboração deste trabalho através de um estudo de caso realizado a partir da modelagem de um sobrado no software Revit e a interoperabilidade entre outros dois softwares, TQS e Navisworks, na compatibilização dos projetos arquitetônico e estrutural. O capítulo 5 traz os resultados e discussões acerca dos procedimentos realizados no decorrer do capítulo anterior. Por fim, o capítulo 6 descreve a conclusão do trabalho, apresentando quais foram os pontos positivos observados durante o processo de compatibilização dos projetos, quais melhorias poderiam ser realizadas e quais outras análises seriam importantes para que a compatibilização proposta fosse realizada de forma mais automática e rápida. 13 2 METODOLOGIA BIM E SUAS CARACTERÍSTICAS Neste capítulo será apresentada a conceituação do BIM e as características que norteiam essa metodologia junto a softwares como Revit e TQS, bem como algumas definições de conceitos importantes, sendo a “interoperabilidade” e a “compatibilização” as mais importantes para este trabalho. 2.1 BIM (Building Information Modeling) O BIM é um processo de criação e gerenciamento global de informações referentes a um projeto de engenharia. Com ele é possível gerir um projeto em todas as suas fases, desde o seu planejamento inicial até o pós-obra através de softwares que compartilham das funcionalidades do BIM em uma plataforma na nuvem capaz de integrar profissionais e obter geometrias e resultados precisos para o controle e andamento dos projetos. A partir de 2015 houve um grande impulso sobre o uso do BIM nos projetos de engenharia no Brasil, sobretudo pela alta demanda do mercado em cumprir prazos e obter informações mais precisas sobre as construções (BAIA, 2015). Essa demanda sofreu forte aumento a partir de 2018 quando o Governo Brasileiro lançou a Estratégia Nacional de Disseminação do BIM no Brasil, batizada de “Estratégia BIM BR”. Além disso, em 2020, com o Decreto 10.306/2020, ficou estabelecidaa utilização do BIM na execução direta ou indireta de obras e serviços de engenharia, realizados pelos órgãos e pelas entidades da administração pública federal. A ideia é promover a disseminação do BIM no país através de investimentos públicos e obter os resultados que a plataforma possibilita, como o ganho de produtividade, redução de prazos, de custos, desperdícios, dentre outros. São considerados cinco os níveis de atuação do BIM, iniciando pelo 3D, em que o foco são as condições espaciais da edificação. No segundo nível, o 4D, a ideia é prever conflitos antes do início da execução da obra, evitando contratempos de forma antecipada. O terceiro nível é o 5D, com a finalidade de gerenciar os quantitativos e o orçamento da obra, buscando visualizar o impacto financeiro e reduzir gastos em todas as fases do projeto. O nível 6D busca determinar quais os melhores métodos ou equipamentos serão utilizados para reduzir o consumo energético da edificação e torná-la mais eficiente e ecológica. Por último, o nível 7D tem como foco a manutenção de todas as instalações, contribuindo para gerir e prolongar a vida útil da obra (Figura 1). 14 Figura 1: níveis do BIM Fonte: https://www.sienge.com.br/blog/dimensoes-do-bim/ A ideia em torno destes níveis é a agregação de informações sobre um determinado projeto numa mesma plataforma que carregue toda linha do tempo de uma edificação e suas instalações (MATTOS, 2014). Embora a utilização do BIM no Brasil esteja em alta, a disseminação dessa tecnologia ainda sofre com alguns obstáculos como a utilização de softwares não-BIM 2D e 3D que são amplamente utilizados por profissionais da engenharia e arquitetura. O exemplo mais conhecido é o AutoCAD, embora existam outros como o SketcUp e AutoCAD Civil 3D. Ribeiro (2010) menciona que, assim como os desenhos à mão continuaram por um bom tempo, mesmo após a chegada dos softwares de modelagem, a utilização de programas 2D e 3D também irão operar em paralelo com os softwares BIM por um período de tempo. 2.2 Revit O Revit é um dos softwares da metodologia BIM. Foi desenvolvido pela empresa Autodesk e será um aplicativo utilizado neste trabalho para desenvolver projetos básicos de engenharia e verificar a compatibilização entre projetos. Com ele é possível desenvolver projetos de engenharia com muito mais precisão e automatização do que o tradicional AutoCAD, também desenvolvido pela Autodesk. O Revit visa auxiliar arquitetos e engenheiros em relação às obras de engenharia de forma automatizada, permitindo o estudo e concepção da construção de forma integrada entre seus colaboradores (SILVA, 2019). 15 A grande diferença entre o Revit e o BIM é que o último é uma metodologia, como descrito antes. Por sua vez, o Revit é um software que tem como base o BIM para o desenvolvimento de projetos de forma estruturada e inteligente entre seus colaboradores, trazendo como funcionalidades a parametrização de objetos e compatibilização de projetos, por exemplo. A parametrização é uma das principais propriedades do Revit e está associada a informações que possuem nome e valor em um determinado objeto ou família, como é denominado pela Autodesk: “uma família é um grupo de elementos com um conjunto comum de propriedades chamado de parâmetros e uma representação gráfica relacionada”. Portas, janelas, telhados, paredes, pisos, móveis e tubulações são exemplos de famílias existentes no Revit (Figura 2). Figura 2: exemplos de famílias do Revit Fonte: adaptado de BimChannel (2018) Ainda sobre a parametrização, seu objetivo é atribuir valores às famílias como altura, largura, comprimento, cor, dentre outros parâmetros. Essa funcionalidade permite uma rápida alteração das propriedades de um elemento construtivo sendo refletido de forma automática em todas as vistas de um projeto sem precisar refazer todos os desenhos nas diferentes folhas de documentação, como no AutoCAD, em que se utiliza anotação vetorial, isto é, apenas linhas e pontos que simulam o desenho. 16 2.3 TQS O TQS é um software brasileiro desenvolvido para trabalhar com a concepção de projetos estruturais envolvendo concreto armado, concreto protendido e alvenaria estrutural (TQS, 2018). Esses são os sistemas construtivos mais empregados no país e seus projetos podem ser criados com este software que, dentre outras coisas, permite determinar a quantidade, o tipo de material e a dimensão do material a ser utilizado na construção da edificação (GOMES, 2020). Outra funcionalidade importante é sua integração com o Revit através de um plugin instalado no software da Autodesk. Assim, é possível modelar uma edificação no Revit e realizar as verificações estruturais no TQS (BELK e SILVA, 2011). 2.4 Navisworks O Navisworks é um outro software da desenvolvedora Autodesk e também é um software BIM, ou seja, possui características que permitem a interoperabilidade, o compartilhamento de dados e a automatização entre projetos (PEDROSO, 2016). Ademais, dentre os softwares existentes no mercado da engenharia, o Navisworks é um dos mais sofisticados na análise de interferências e processos de compatibilização de projetos com o BIM (EASTMAN et al, 2008). 2.5 Limitações do CAD em relação aos softwares BIM O Desenho Assistido por Computador, do inglês Computer Aided Design (CAD), foi uma evolução para os desenhos à mão que eram hegemônicos até meados da década de 80. Assim, com o avanço tecnológico dos computadores, os desenhos ficaram cada vez mais automatizados gerando mais qualidade e precisão aos projetos de arquitetura e engenharia (NUNES, 2018). Nos tempos atuais, no entanto, esse tipo de tecnologia vem perdendo espaço para os softwares BIM, principalmente o AutoCAD para o Revit, ambos da Autodesk. As principais limitações de um em relação ao outro é que, em relação às ferramentas, enquanto o AutoCAD trabalha com elementos gráficos primitivos como linhas e polígonos, o Revit fornece opções de 17 trabalho com objetos paramétricos, impondo características reais a objetos construtivos (uma parede possui espessura de reboco, chapisco, tipo de tijolo cerâmico, cor do revestimento, etc., enquanto que no CAD uma parede é somente a junção de quatro linhas em formato retangular). Uma outra diferença importante está na possibilidade de otimizar tarefas repetitivas e realizar análises estruturais, orçamentárias e gerenciais, como citado nos níveis do BIM no item 4.1. Por serem softwares da mesma desenvolvedora, o Revit possui facilidade na leitura de arquivos gerados no AutoCAD no formato DWG. Esse tipo de arquivo é facilmente aberto no Revit através de um complemento que permite a compatibilização entre os programas. Com isso, uma modelagem em 3D no Revit é possível a partir da importação de uma planta 2D criada no CAD. O procedimento contrário, no entanto, não é possível. 2.6 Interoperabilidade A interoperabilidade pode ser entendida como uma característica que se refere à capacidade de diversos sistemas e organizações trabalharem em conjunto (interoperar – Figura 3) de modo a garantir que pessoas, organizações e sistemas computacionais interajam para trocar informações de maneira eficaz e eficiente (SILVA, 2019). No contexto do BIM, esse termo é tratado como a interação de informações entre os diversos softwares e sistemas a fim de buscar produtividade, redução de perdas, automatização e modernização aos projetos de engenharia (BONTEMPO, 2017). 18 Figura 3: comparação entre a troca de informações tradicional versus a interoperabilidade Fonte: ACCA (2019) Assim, através da interoperabilidade é possível que as diversas extensões de arquivos (.dwg, .rvt, .skp, .pdf, .docx, .xlsx)1 gerados no processo de elaboração e estudo de um projeto sejam compartilhados e processados em uma únicaplataforma capaz de integrar todos os autores de uma obra. Existem dois principais tipos de modelos de dados na construção: o Industry Foundation Classes (IFC), voltado para projetos, gerenciamento da construção e execução, e o CIMsteel Integration Standard Version 2 (CIS/2), para armazenar informações de projetos de aço estrutural (FREIRE et. al. 2015). Dessa forma, um software de análise estrutural como o TQS pode operar de forma direta com um software de modelagem, como o Revit, fazendo uso de uma interface comum entre os aplicativos ou utilizando os formatos neutros de arquivo, como o IFC, promovendo, assim, a interoperabilidade entre os softwares. 1 Extensões de arquivos comuns do universo BIM. .dwg: arquivo gerado no AutoCAD; .rvt: arquivo gerado no Revit; .skp: arquivo gerado no SketchUp; .pdf: arquivo gerado para leitura de textos não editáveis; .docx: arquivo gerado no MS Word; .xlsx: arquivo gerado no Excel. 19 2.7 Compatibilização A compatibilização é uma das etapas de maior importância em um projeto, segundo Gomes (2020). É nesse processo que são identificadas possíveis inconsistências e conflitos construtivos, que são previstos antes do início da execução da obra com o auxílio do BIM e de softwares que se utilizam desta metodologia. Essa identificação prévia é importante para não haver retrabalhos e desperdício de materiais durante a fase de execução da edificação. Esse processo de identificação de incompatibilidades em projetos é mais confiável e preciso com o BIM, uma vez que o mesmo identifica elementos construtivos com as características reais do objeto. Uma parede, por exemplo, é identificada no Revit com suas dimensões em 3D, espessura do bloco e revestimento, diferente do AutoCAD que identifica o mesmo elemento como linhas (layers) sem nenhuma propriedade específica de parede, como destaca Menegatti (2015). Ademais, alguns aspectos são considerados importantes quando tratamos de compatibilização de projetos: manter o custo final da obra, respeitar o cronograma do projeto e evitar problemas durante a execução da obra, como aponta Solano (2005). 20 3. ETAPA DE PROJETOS DE EDIFICAÇÕES Para o sobrado modelado no Revit, foram feitas as concepções de dois projetos: arquitetônico e estrutural. Antes de demonstrar os projetos, se faz necessária uma introdução sobre cada tipo, conceituando-os e exemplificando as etapas essenciais para sua construção. Na construção civil, por sua vez, a etapa de projeto é uma das primeiras a ser considerada. É nessa etapa que são definidos os padrões construtivos, os materiais, organizações de espaço e tecnologias a serem adotadas na edificação ao longo de sua constituição (RUFINO, 2008). Nesse sentido, a fim de evitar maiores custos durante sua execução, é importante investir na fase de projeto, uma vez que é nessa etapa que são definidos até 80% dos custos totais da edificação (OLIVEIRA e FREITAS, 1997). No entanto, não podemos interpretá-los apenas como plotagens em um software de desenho, mas sim como várias atividades que envolvem estudos de viabilidade, decisões sobre processos construtivos e análises de custos (MELHADO, 1995), Figura 4. Figura 4: influência de custos em diferentes etapas de um empreendimento Fonte: Melhado (2005) Em relação às etapas de um projeto, (RODRÍGUEZ, 2003) define uma sequência iniciando pelo planejamento e passando pelo estudo preliminar, anteprojeto, projetos legais, projetos executivos e finalizando no acompanhamento e execução. O investimento em cada etapa de projeto é capaz de gerar uma antecipação de problemas e custos que serão resolvidos ou mitigados antes mesmo de ocasionar danos à edificação projetada. 21 Figura 5: influência dos custos em relação a estágios de uma obra Fonte: adaptado de Rufino, 2008 A Figura 5 acima, representa o custo relativo para correções de erros em diferentes etapas de uma obra. Como visto, corrigir um erro nas etapas iniciais pode evitar um custo 1000 vezes maior do que sua resolução nas etapas finais. Com isso em vista é possível, ao final da construção, cumprir prazos, reduzir custos e obter resultados que foram planejados nas etapas iniciais de planejamento. 22 4. ESTUDO DE CASO A metodologia deste trabalho é descrita como um Estudo de Caso, o qual versa sobre um assunto específico, com margem para aprofundamento, visando oferecer apanhado teórico para novas investigações (YIN, 2015). O presente estudo possui, também, natureza aplicada já que busca gerar conhecimento dirigido para aplicações práticas no ramo da Engenharia Civil. Este estudo será estruturado em duas etapas: a primeira será a modelagem da arquitetura e da estrutura de um sobrado a partir do software Revit na versão 2021, apresentando todas as características da edificação como descrição dos ambientes, área construída e métodos utilizados para a confecção do prédio; a segunda parte, a partir da modelagem, será a avaliação das inconsistências e incompatibilidades observadas nos projetos idealizados e definir quais as melhores soluções para tratar cada caso. Figura 6: softwares utilizados no desenvolvimento deste trabalho Fonte: Autodesk, TQS Informática (2022) 4.1 Descrição do modelo Para os estudos e demonstrações de interoperabilidade e compatibilização com o BIM foi modelado um sobrado com dois pavimentos no software Revit, versão 2021, o qual está inserido em um terreno com dimensões 10,00 m x 15,00 m (150,00 m²). Somando os dois pavimentos, a edificação conta com 101,71 m² de área construída divididas em 3 quartos, sendo 1 suíte, garagem, sala de estar, sala de jantar, cozinha, lavabo, lavanderia, varanda. 23 Figura 7: plantas baixas dos dois pavimentos do sobrado Fonte: Autor (2022) A planta do imóvel foi constituída no próprio Revit e está visível em 2D na Figura 7, porém uma possibilidade seria a sua criação no software Autocad, também em 2D, e futura compatibilização para o Revit através de uma função nativa que permite a importação de arquivos dwg. Dessa forma, a interoperabilidade entre os sistemas se manteria e o fluxo de trabalho continuaria fluido entre os diferentes desenvolvedores do projeto. 4.2 Modelagem da arquitetura Assim como qualquer construção exige a necessidade de um planejamento e uma sequência construtiva lógica para a sua concepção, na modelagem deste trabalho não foi diferente. Antes de mais nada foram definidos os níveis de cada pavimento, ou seja, a altura entre os andares. Dessa forma, cada pavimento possui 2,60 m de altura, totalizando 6,50 m de altura do nível da rua até o topo da caixa d’água. Em seguida foi definida uma área de terreno, que neste caso foi feita uma escolha de área usual de 10 x 15 metros. Por conseguinte, foram definidos os eixos por onde cruzam os 24 pilares e paredes, definindo cotas para um piquete referencial posicionado no canto superior esquerdo da planta (Figura 8). Figura 8: marcação de eixos para locação de paredes Fonte: Autor (2022) As dimensões do projeto foram estipuladas pelo autor obedecendo áreas mínimas determinadas pelo Código de Obras e Plano Diretor de Natal, documentos utilizados como referência para concepção da edificação. Foram utilizados blocos de 14 e 19 cm para as paredes internas e externas. No decorrer do trabalho foram sendo determinados outros parâmetros para elementos como portas e janelas, caracterizando-os com materiais, largura, altura, cores e peitoril. As famílias de portas, por exemplo, possuem características de serem fabricadas em madeira maciça e possuírem dimensões 0,90 x 2,10 m para a entrada, 0,80 x 2,10 m para os quartos e 0,60 x 2,10 para os banheiros. A modelagem 3D da edificação foi elaborada de forma simultânea ao projeto arquitetônico. Dessa forma, as famílias de paredes, pisos,lajes, portas, janelas, muro, telhado, escada e guarda-corpo estão visíveis tanto na estrutura tridimensional como na bidimensional (Figuras 7 e 9). É possível, assim, visualizar características como cor de paredes, telhados, pisos, tipos de portas, janelas e guarda-corpos nas representações do Revit. 25 Figura 9: modelagem 3D do sobrado Fonte: Autor (2022) 4.3 Modelagem da estrutura A modelagem da estrutura também foi realizada no Revit com o auxílio de uma função nativa do software: a inclusão de um vínculo do Revit. Essa funcionalidade permite associar a modelagem de um arquivo a outro. Neste caso, foi vinculada a arquitetura do sobrado ao arquivo da estrutura e realizada a modelagem na planta da base arquitetônica (Figura 10). Figura 10: integração da estrutura com a arquitetura Fonte: autor (2022) 26 A Figura 10 acima, representa os elementos estruturais em integração com as paredes do sobrado, que podem ser visualizadas nas linhas grossas do desenho. É visível, ainda, a escada e algumas paredes que não contém vigas ou pilares. Para a estrutura, foi criado um novo arquivo, diferente do arquivo da arquitetura. Isso foi necessário porque com este novo arquivo, exclusivo para a estrutura, foi possível utilizar um template com características próprias para tal função. Um template é um arquivo ou modelo no software com configurações próprias que facilitam o desenvolvimento de um determinado projeto, seja ele arquitetônico, estrutural, hidrossanitário, elétrico, dentre outros. Com isso, é possível obter ganhos em produtividade sem perdas de tempo alterando padrões de visualização, por exemplo. No caso deste trabalho, o template para a modelagem da estrutura já possuía famílias de vigas, pilares, lajes e fundações instaladas, o que não existia no template utilizado para a arquitetura. Figura 11: plantas estruturais dos pavimentos térreo e superior Fonte: autor (2022) As plantas acima (Figura 11) representam os elementos estruturais da edificação constituídos por pilares (em vermelho), vigas (em verde), lajes (em laranja) e fundações (em azul). Como o intuito não é realizar o dimensionamento estrutural, mas sim demonstrar a interoperabilidade no BIM, todos os pilares possuem as dimensões transversais 19 x 30 cm, as vigas 14 x 30 cm, as lajes espessuras de 8 cm e as fundações 70 x 54 x 20 cm. Todas as 27 dimensões respeitam a NBR 6118:2014, que trata do Projeto de estruturas de concreto — Procedimento (Figuras 12 e 13). Figura 12: modelagem estrutural em 3D do sobrado em diferentes ângulos Fonte: autor (2022) Figura 13: vista 3D dos elementos estruturais com a arquitetura Fonte: autor (2022) A sequência para modelagem da estrutura teve início com a colocação dos pilares, seguido das fundações, vigas e lajes. Por sua vez, nessa etapa de modelagem já existe a possibilidade de verificar incompatibilidades arquitetura/estrutura e corrigir erros que podem ser previstos antes da execução. 28 4.4 Exportação da estrutura para o TQS A exportação do projeto estrutural modelado no Revit para o TQS é realizada para realizar a verificação do seu dimensionamento. Como este trabalho não tem como objetivo dimensionar a estrutura da edificação, não foram adicionadas cargas nos pilares, vigas, lajes e fundações. O primeiro passo para realizar o processo de exportação é instalar um plugin baixado do site da TQS que permita tal função. Após baixar e instalar, uma aba é inserida no Revit, na qual é possível dar continuidade ao processo que dará origem a um arquivo em formato RTQ (Figura 14). Figura 14: etapas de criação do arquivo RTQ Fonte: autor (2022) Na Figura 14 acima, o retângulo 1 destaca a aba criada no Revit após a instalação do plugin do TQS, o retângulo 2 mostra o botão de exportação e o retângulo 3 a janela de configuração das informações que serão exportadas. Neste caso, utilizando a versão 2023 do TQS, serão exportados somente os elementos estruturais e as coordenadas de origem serão definidas como “Ponto base do projeto”, permitindo que as coordenadas do projeto sejam as mesmas no Revit e no TQS. Após clicar no botão “Exportar”, um arquivo no formato RTQ é salvo em uma pasta de trabalho escolhida pelo usuário. 29 Abrindo o TQS, na aba “Interfaces BIM” e depois em “Importar/Sincronizar modelo do Revit”, no botão “Revit”, importamos os elementos estruturais modelados no Revit (Figuras 15 e16). Figura 15: interface do software TQS na etapa de importação do arquivo RTQ Fonte: autor (2022) Figura 16: janela de sincronização de pavimentos Fonte: autor (2022) A Figura 16 mostra, ainda, os pavimentos que estão sendo importados do Revit. Nesta janela pode ser feita a escolha de quais pavimentos podem ser escolhidos para a sequência da utilização do TQS. No caso do modelo em estudo, os níveis dos pavimentos térreo e a fundação estão a 0,05 m do nível 0 de referência, o pavimento 1 está a 2,60 m, a laje da cobertura está a 5,20 m e o nível superior da caixa d’água está a 6,50 m do nível 0. 30 A Figura 17 mostra a representação do modelo já importado no TQS com as identificações automáticas que o software efetua. Os elementos estruturais, por sua vez, são enumerados e identificados com uma letra e as dimensões de cada um. Figura 17: planta da estrutura no TQS Fonte: autor (2022) Os pilares, por exemplo, são identificados com um P seguidos do número do pilar. As dimensões da seção transversal vêm em seguida. Pela mesma lógica as sapatas são identificadas com S, as vigas com V e as lajes com L seguidas das suas espessuras. 31 Figura 18: visualização 3D da estrutura do pavimento térreo no TQS Fonte: autor (2022) Figura 19: visualização 3D da estrutura do pavimento 1 no TQS Fonte: autor (2022) A visualização em 3D da importação se mostra como nas Figuras 18 e 19. Ademais, além da representação dos elementos estruturais, é possível visualizar, também, alguns diagramas genéricos que demonstram o comportamento das cargas na estrutura. Neste caso, como não foi adicionada nenhuma carga ao modelo, os diagramas estão postos em uniformidade em todas as peças. 32 4.5 Compatibilização Para esta etapa, foi levado em consideração a compatibilização entre arquitetura/arquitetura, estrutura/estrutura e arquitetura/estrutura. Ambas foram realizadas no software Revit, com algumas contribuições do software TQS, sendo apresentado um exemplo para cada tópico a seguir relacionado aos três métodos de verificação de inconsistências no projeto. As verificações de compatibilização, por sua vez, poderiam ser resolvidas numa simples planta 2D, porém com o auxílio do modelo tridimensional a visualização se torna mais fácil, fazendo com que as decisões para solucionar incompatibilidades seja mais eficiente. 4.5.1 Compatibilização arquitetura/arquitetura As interferências mais comuns entre os elementos arquitetônicos se dão pela paginação do revestimento do piso, altura do peitoril de janelas, posição de portas, altura do pé-direito. Nesse sentido, o exemplo da Figura 20, a seguir, mostra a incompatibilidade entre a porta escolhida para a lavanderia e o espaço entre os utensílios domésticos da cozinha. A porta escolhida inicialmente possuía 0,80 m de largura e acabou por ser grande demais em comparação à geladeira, que possui um tamanho padrão de 0,60 x 0,60 m. Figura 20: configuração inicial da cozinha Fonte: autor (2022) Assim, a opção adotada foi diminuir a porta para 0,60 m de largura, mantendo a geladeira e o fogão nos mesmos locais (Figura 21). 33 Figura 21: configuração final da cozinha Fonte: autor (2022) 4.5.2 Compatibilização estrutura/estrutura Em relação à análise entre elementos estruturais, suas verificaçõesforam feitas no software TQS para que as possíveis modificações fossem feitas com a mudança automática da nomenclatura nas suas pranchas. O principal problema encontrado está relacionado ao alinhamento entre pilares e vigas. Sendo assim, como visto na Figura 22, a seguir, é possível verificar que o pilar P9 e a sapata S5 estão desalinhadas da viga V7. A excentricidade entre os eixos do pilar e da viga é de 3,4 cm na direção y, como visto no destaque da imagem. Figura 22: desalinhamento entre peças estruturais Fonte: autor (2022) 34 Esta incompatibilidade pode ser facilmente resolvida com a seleção e alinhamento do pilar P9 com a viga V7. Este movimento pode ser realizado tanto no Revit quanto no TQS e, dessa forma, a compatibilização estará solucionada. 4.5.3 Compatibilização arquitetura/estrutura Com o projeto arquitetônico elaborado, foi possível dar continuidade ao trabalho com a elaboração do projeto estrutural. No decorrer dessa continuidade foi possível observar algumas inconformidades entre a estrutura e a arquitetura. Essas inconformidades, por sua vez, foram corrigidas no próprio projeto do sobrado. As observações foram realizadas nas plantas como também nos modelos tridimensionais, onde a visualização do projeto é mais clara e de fácil identificação de inconsistências. Dessa forma, a principal incompatibilidade encontrada foi em relação ao desalinhamento entre pilares e paredes. As Figuras 23 e 24 mostram um exemplo que ocorre entre três pilares e três vigas, que estão sobre paredes, em que os pilares não estão completamente alinhados com as vigas. Optou-se por realizar o alinhamento para eliminar as excentricidades e facilitar os cálculos estruturais. Figura 23: excentricidade entre pilares e vigas (visualizado no Revit) Fonte: autor (2022) 35 Figura 24: identificação das peças estruturais (visualizado no TQS) Fonte: autor (2022) A solução está representada nas Figuras 25 e 26, em que houve o alinhamento entre as peças e a consequente eliminação das excentricidades. Os pilares, assim, ficaram alinhados com as vigas e as paredes que estão sob elas. Figura 25: remoção da excentricidade entre pilares, vigas e paredes (visualização no Revit) Fonte: autor (2022) Figura 26: identificação das peças estruturais (visualizado no TQS) Fonte: autor (2022) 36 4.6 Compatibilização com Navisworks O método apresentado neste tópico será uma forma automatizada de encontrar interferências no projeto com o auxílio do software Navisworks 2021, um programa BIM desenvolvido pela Autodesk. Dessa forma, com os modelos arquitetônico e estrutural desenvolvidos no Revit, é feita uma exportação para o Navisworks assim como no TQS. As etapas de exportação são semelhantes, com uma diferença de que a aba utilizada no Revit é “Suplementos”, seguidos dos botões “Ferramentas externas” e “Navisworks 2021”. Após este processo, um arquivo com extensão .nwc é salvo em uma pasta de trabalho escolhida pelo usuário e apto para ser exportado (Figura 27). Figura 27: etapas para exportação de arquivo do Revit para o Navisworks Fonte: autor (2022) Abrindo o arquivo criado, o software Navisworks inicia automaticamente, e apenas clicando no botão “Clash Detective” é possível iniciar os testes a fim de buscar incompatibilidades entre os elementos do projeto (Figura 28). Figura 28: etapas para iniciar os testes de compatibilização no Navisworks Fonte: autor (2022) Os testes são realizados escolhendo quais elementos serão verificados e uma lista dos conflitos encontrados é mostrada de modo a identificar em que local do projeto está acontecendo a incompatibilidade e sua possível resolução no Revit ou TQS. Na Figura 29 são apresentados alguns “clashes”, ou “choques” em tradução direta do inglês, com suas devidas localizações no projeto. Neste caso houve um cruzamento entre viga e pilar que pode ser facilmente solucionado no Revit ou pode ser interpretado apenas como um 37 detalhe que não afetará de forma grave a construção, no momento de sua execução, uma vez que seria um problema de fácil detecção. Figura 29: conflito entre viga e pilar visualizado no Navisworks Fonte: autor (2022) O mesmo ocorre na Figura 30, em que dessa vez há o cruzamento entre uma viga e uma laje no pavimento térreo. Figura 30: conflito entre viga e laje visualizado no Navisworks Fonte: autor (2022) As Figuras 31 e 32 a seguir mostram as interferências encontradas nas Figuras 29 e 30 de forma mais ampla, sendo assim mais fácil a identificação de qual local do sobrado está ocorrendo as incompatibilidades encontradas a partir das análises do Navisworks. 38 Figura 31: visualização de todo o projeto com a interferência da figura 27 Fonte: autor (2022) Figura 32: visualização de todo o projeto com a interferência da figura 28 Fonte: autor (2022) 39 Com o Navisworks foi possível encontrar 91 interferências entre elementos estruturais e outras 65 entre elementos arquitetônicos, todos como os casos demonstrados acima, havendo um simples toque entre ambos ou cruzamentos simples como o da figura 29. Figura 33: análise de conflito entre a porta da varanda e viga Fonte: autor (2022) Um conflito, por sua vez, chamou a atenção no que diz respeito à análise entre a porta da varanda e a viga situada acima. No “Clash15” observa-se que a viga não está por inteira sobre a porta. Neste caso foi necessário realizar o prolongamento da peça estrutural para que a mesma pudesse compreender toda a extensão da esquadria. 40 5. RESULTADOS E DISCUSSÕES A partir da metodologia proposta, os resultados encontrados na verificação da compatibilização de projetos foram categorizados em análises entre elementos arquitetônicos, entre elementos estruturais e entre elementos arquitetônicos e estruturais. Além disso, foram analisadas as ocorrências de confrontos de forma visual e de forma automatizada, com o auxílio do Navisworks. Na maioria dos casos, os conflitos encontrados foram entre o cruzamento de vigas e pilares, o que não é um problema de natureza grave no âmbito executivo, uma vez que, na maioria das ocasiões as vigas não estarão simplesmente apoiadas sobre os pilares, mas formando uma intersecção no seu encontro. Para os softwares utilizados neste estudo, por sua vez, existe uma limitação para este entendimento e os programas interpretam o cruzamento entre as peças estruturais como dois volumes em um mesmo espaço. Essa interpretação acaba sendo uma desvantagem na área orçamentária, por exemplo, visto que serão contabilizados dois volumes de concreto onde só deve existir um. A Figura 34 ilustra que não existe uma separação perfeita entre viga e pilar. Isso é percebido na mescla de cores na ligação entre os elementos estruturais. Figura 34: intersecção entre viga e pilar Fonte: Navisworks (2022) Outra análise sobre a imagem acima é que, apesar de existir o problema da intersecção descrita antes, a separação entre viga/pilar e a laje é percebida de forma clara a partir do formato 41 destas peças estruturais em “L”. Esse formato se faz presente porque a laje está separada das vigas, ocupando o espaço que seria o apoio entre esses elementos estruturais. Tabela 1: quantidade de interferências encontradas Fonte: autor (2022) A Tabela 01, acima, resume o número de interferências entre os diversos objetos do sobrado, sejam eles da arquitetura ou estrutura. Percebe-se que as quantidades do método automático, geradas no Navisworks, são bastante superiores ao visual. Isso se dá pelo simples fato de a capacidade de processamento do programa ser superior à capacidade humana. Ainda assim, visualmente foram identificadas as inconsistências mais graves como pilares com desalinhados em excesso de paredes, por exemplo. Apesarde parecer grande o número de encontros, a visualização de cada um é feita de forma rápida selecionando um a um e observando quais são os mais graves. Na maioria dos casos, por sua vez, são apenas encontros simples entre objetos que não necessitam correções, porém, em outros casos, há situações que exigem a solução de problemas como desalinhamento de elementos estruturais, vigas “dentro” de paredes, e objetos diferentes ocupando o mesmo espaço físico. CATEGORIA MÉTODO QUANTIDADE VISUAL 16 AUTOMÁTICO 253 VISUAL 9 AUTOMÁTICO 308 VISUAL 22 AUTOMÁTICO 554 ARQ/ARQ ESTR/ESTR ARQ/ESTR RESUMO DAS INTERFERÊNCIAS 42 6. CONCLUSÃO Apesar das inúmeras vantagens que o BIM fornece aos projetos de engenharia, como descritos durante este trabalho, muitas empresas voltadas para a construção civil ainda sentem receio em utilizar de vez essa tecnologia em seus projetos. Essa resistência existe, principalmente, porque o AutoCAD, software para elaboração de desenhos técnicos, ainda é muito utilizado nos escritórios de engenharia e arquitetura. Dessa forma, os profissionais da área ainda têm certa dificuldade em migrar para o BIM, seja pelos gastos necessários com treinamento e licenças dos softwares, seja pela desconfiança que ainda existe sobre o resultado final dos projetos. Este trabalho, por sua vez, buscou, através do seu objetivo principal, descrever as vantagens que esse sistema traz para a engenharia e como são vastas as opções para trabalhar com o BIM e tornar a elaboração de projetos mais rápidas, automatizadas, interoperáveis e eficientes. Isso é possível graças aos inúmeros softwares disponíveis no mercado que são capazes de trazer os resultados mais eficientes e que se adequam a diferentes perfis de usuários. Sendo assim, através da modelagem de um sobrado no Revit, foi possível realizar um estudo de caso em que foram colocados em prática os conceitos de interoperabilidade e compatibilização de projetos com a arquitetura e estrutura da edificação, identificando os casos de incompatibilidades entre os diversos objetos que compõem o sobrado. Com as análises feitas, foi possível concluir que os softwares BIM são as melhores opções para realizar verificações de compatibilização entre projetos e corrigi-los de forma rápida e eficiente em comparação com sistemas mais antigos. Conclui-se também que, realizar todas as verificações e planejamentos ainda na fase de projeto é o melhor caminho a ser seguido na idealização de um empreendimento e que isso gera economia de tempo, dinheiro e ganhos de produtividade. É importante ressaltar que, ainda que seja um sistema que gera confiança ao profissional da engenharia ou arquitetura, os softwares não funcionam de forma autônoma, sendo preciso que o usuário acione comandos, insira parâmetros de configuração e consiga filtrar informações que geram maior economia de processamento de dados e busque mais eficiência dos programas. Portanto, levando em consideração todas as vantagens e características que o BIM traz aos projetos, é questão de tempo para que esse sistema seja predominante e traga mais eficiência, qualidade, economia de tempo e dinheiro, automatização e segurança aos projetos de engenharia e arquitetura. O BIM é uma mudança de gerações, não é mais uma escolha. 43 REFERÊNCIAS ACCA SOFTWARE. IFC e BIM: IFC, o que é e para que serve? Qual é a ligação com o BIM? Disponível em: < http://biblus.accasoftware.com/ptb/ifc-o-que-e-e-paraque-serve-qual- e-a-ligacao-com-o-bim/>. 2017. Acesso em: 11 jun. 2022 AUTODESK (2020). Autodesk. 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