ANÁLISE DE CASOS PRÁTICOS DA ADOÇÃO DO PROCESSO BIM EM EMPREENDIMENTOS DE INFRAESTRUTURA

ANÁLISE DE CASOS PRÁTICOS DA ADOÇÃO DO PROCESSO BIM EM EMPREENDIMENTOS DE INFRAESTRUTURA Jairo Pascoal Júnior EGT ENGENHARIA LTDA, São Paulo, Brasil

Aline Valverde Arrotéia Universidade de São Paulo, São Paulo, Brasil

Anderson Assunção Universidade de São Paulo, São Paulo, Brasil

Eduardo Toledo Santos Universidade de São Paulo, São Paulo, Brasil

Silvio Burrattino Melhado Universidade de São Paulo, São Paulo, Brasil Resumo: Este trabalho analisa e comenta o estágio atual de aplicação dos processos da Modelagem da Informação da Construção (BIM) para empreendimentos de infraestrutura com ênfase em estruturas subterrâneas a partir dos conceitos já difundidos para os empreendimentos de edificações. Como relatado por Bradley et al. (2015), internacionalmente, o incremento na aplicação e pesquisa dos processos BIM ligados à infraestrutura foi exponencial nos últimos 10 anos, ultrapassando 70 artigos em 2014. Neste período, o esquema aberto de estrutura de dados BIM que define a geometria dos componentes e as propriedades físicas dos objetos modelados - IFC (Industry Foundation Classes) - também evoluiu possibilitando a modelagem de novos tipos de objetos aplicados em empreendimentos de infraestrutura. Assim, foi possível observar também o incremento de publicações relacionadas aos processos BIM aplicados a empreendimentos com estruturas subterrâneas, replicando o incremento exponencial nesta área específica. Os casos relacionados a aplicação de BIM em empreendimentos de infraestrutura subterrânea mostraram que as soluções de modelagem ainda demandam várias adaptações e integrações entre diferentes programas computacionais e rotinas de trabalho, além de demandar uma nova mentalidade na organização e estruturação do desenvolvimento dos trabalhos de engenharia de projeto. Internacionalmente, os processos BIM vêm sendo aplicados e adaptados à realidade disponível atualmente. No Brasil inicia-se a aplicação dos processos BIM para os empreendimentos de infraestrutura. A aplicação do BIM para os projetos de infraestrutura já resulta em projetos melhores com resultados que vão desde maior precisão nas quantidades, soluções factíveis de serem construídas, reutilização de componentes, maior qualidade na informação a ser utilizada na fase de operação, melhor planejamento e menores prazos e custos de execução do empreendimento dentre outros. A evolução do IFC contemplando objetos aplicados em empreendimentos de infraestrutura é fundamental para a disseminação dos processos BIM. Os programas computacionais BIM também devem evoluir para apoiarem os trabalhos de projeto nessa área. Os proprietários dos empreendimentos de infraestrutura devem demandar a aplicação do BIM em seus empreendimentos e desenvolver a cultura de utilização dos produtos BIM na etapa de operação. Estes fatores são fundamentais para a disseminação da aplicação do BIM para infraestrutura. Palavras-chave: BIM; Infraestrutura; Túneis; IFC.

1 INTRODUÇÃO 1.1 CONTEXTUALIZAÇÃO Nos últimos anos, com o aumento do uso da tecnologia da informação na construção civil, a Modelagem da Informação da Construção (BIM – Building Information Modeling) passou a ser cada vez mais adotada como importante ferramenta no gerenciamento das informações em todo ciclo de vida de empreendimentos. Contudo, apesar dos benefícios já conhecidos do BIM, a sua implementação exige

uma mudança no modo de pensar dos agentes envolvidos no processo de projeto e construção praticado até o momento. Para MacDonald [1], os agentes precisam aprender uma nova cultura de trabalho a partir da colaboração e da integração das informações do projeto, pois o trabalho colaborativo requer muito além de entender novas tecnologias. Com o aumento da complexidade dos projetos e dos processos envolvidos na construção, a indústria da construção civil busca soluções e alternativas que tragam avanços na industrialização da construção por meio de ferramentas e processos BIM. Contudo, no Brasil, assim como em outros países, identifica-se uma ampla necessidade de reformulação nos aspectos relacionados às pessoas, processos, tecnologia e dados envolvidos nas etapas de projeto e execução de obras, a fim de atender as necessidades de crescimento e melhorar a qualidade na indústria da construção civil. [2] E, embora a implementação do BIM tenha um grande potencial para gerenciar as informações nos empreendimentos de infraestrutura, pode-se afirmar que o uso da modelagem da informação da construção continua a ser um desafio real, e encontra-se mais consolidado na construção de edificações verticais se comparado com obras de infraestrutura. [3] Observa-se que desde 2008 aumentou o volume de trabalhos publicados sobre o BIM relacionados a infraestrutura e construção e, em 2014, foram desenvolvidos mais de 70 trabalhos sobre o tema, conforme ilustrado na Figura 1. Essa nova direção de pesquisa indica oportunidades crescentes para aplicação do BIM em empreendimentos de infraestrutura.

Figura 1- Distribuição de publicações sobre BIM para infraestrutura ao longo do tempo (BRADLEY et al., 2015)

Portanto, a partir desse cenário, observam-se condições para a expansão do BIM para obras de infraestrutura. Este tema ainda é muito pouco explorado no Brasil, tanto na prática de mercado quanto nas pesquisas acadêmicas. Diante do exposto, o objetivo geral deste trabalho foi analisar a implementação do processo BIM em empreendimentos de infraestrutura por meio de três estudos de caso em diferentes países.

2 MODELAGEM DA INFORMAÇÃO DA CONSTRUÇÃO 2.1. CONCEITOS, USOS E DESAFIOS De acordo com Eastman et al. [5], o conceito do Building Information Modeling (BIM) surge no início da década de 70 a partir do sistema Computer-Aided Design (CAD) e sistemas de modelagem paramétrica.. Nesse ínterim, o Building Information Modeling (BIM) ou também conhecido como Modelagem da Informação da Construção foi desenvolvido com o intuito de ser uma tecnologia de modelagem e gerenciamento das informações da construção não somente quanto aos dados e parâmetros relacionados à geometria do edifício, mas também para registrar todas as informações pertinentes à construção, operação e manutenção do mesmo, permitindo o desenvolvimento integrado e colaborativo entre os agentes envolvidos no projeto. [5] De acordo com Santos [6], dentre as diversas definições apresentadas sobre o BIM, entende-se que o conceito mais coerente é entendê-lo como um processo integrado destinado a criar, usar e atualizar um modelo digital de uma construção, podendo ser utilizado por todos os participantes do empreendimento durante todo ciclo de vida da construção.

Isto é, o BIM foi elaborado para ser um processo destinado a construir um repositório de modelos de informações digitais compartilhados, desempenhando um papel importante no auxílio à gestão e integração das etapas do empreendimento. [7] Dessa forma, considera-se o BIM o processo adequado para a integração das etapas de projeto e construção de um empreendimento devido às melhorias na comunicação e na interação dos agentes envolvidos, trazendo resultados positivos concernentes à qualidade e produtividade a partir da adoção do modelo tridimensional integrado. [8] Observa-se também que além do aumento da qualidade e da produtividade, o BIM elimina incompatibilidades entre os projetos e erros comuns à extração de quantitativos se comparado com outras ferramentas computacionais. Ou seja, a possibilidade de erros é considerada muito menor com a utilização do BIM, pois permite obter mais precisamente orçamentos e serviços necessários para a execução da obra. [9] Portanto, o BIM é uma importante ferramenta na gestão e na integração das etapas de projeto e execução de obras. Para tanto, a sua implementação recomenda a adoção de reuniões sistematizadas que promovam a comunicação e a interação do time de construção formado pelos agentes envolvidos nas fases de projeto, planejamento e construção do empreendimento. [10] Em outras palavras, os agentes envolvidos precisam discutir as interfaces do projeto ‘’face a face’’ com o objetivo de mantê-lo atualizado de acordo com o modelo digital tridimensional. Ou seja, as constantes modificações do projeto necessitam que os agentes interajam entre si por meio da gestão contínua do projeto durante o período de execução de obras do empreendimento. [11] Logo, pode-se afirmar que a colaboração entre os agentes envolvidos é uma das premissas básicas para o uso do BIM. Pois, a atualização constante do modelo digital tridimensional necessita de um ambiente colaborativo entre os agentes capaz de proporcionar a interação e a comunicação fundamental durante as fases de projeto e execução do empreendimento, a partir de reuniões que discutem as inserções, extrações e modificações pertinentes ao projeto.[12] No entanto, as principais dificuldades encontradas na implementação do BIM estão relacionadas com a necessidade de integração e transparência das etapas, as constantes atualizações do modelo digital, a comunicação dos agentes envolvidos, a estrutura organizacional e os processos de trabalho. [13] 2.2.IFC (INDUSTRY FOUNDATION CLASSES) Conceitua-se como IFC como um modelo de esquema de dados aberto que define a geometria dos componentes e as propriedades físicas do objeto permitindo por sua vez a transferência de dados entre os diferentes softwares BIM. [14] Sabe-se que o processo BIM envolve uma grande geração e gerenciamento de dados concernentes à construção do empreendimento em todo o seu ciclo de vida. Dessa forma, com o intuito de facilitar a consolidação do conhecimento envolvido nas diversas disciplinas de projeto e oferecer uma estrutura de dados em comum, desenvolveu-se um esquema nomeado IFC (Industry Foundation Classes) buscando solucionar os problemas relacionados com a interoperabilidade entre os softwares BIM. Logo, em 1994, a Autodesk em um consórcio com 12 empresas americanas iniciou as primeiras tentativas com o objetivo de encontrar a solução para o problema. Em 1997, essa iniciativa fundou a International Alliance of Interoperability (IAI), associação sem fins lucrativos conduzida pela indústria da construção, com o intuito de desenvolver um modelo de dados neutro por meio de padrões que especificasse a representação dos objetos nos projetos de construção em todo ciclo de vida. [15] Em 2005, a IAI mudou seu nome para buildingSMART e continua a busca pela padronização de dados dos modelos BIM a partir das especificações de objetos ou classes aliada à estrutura de dados compartilhados entre os envolvidos do projeto. [16] Desde então, o IFC tem evoluído e passado por diversas atualizações. Até o final de 2012, o ‘’IFC 2x3’’era voltado à padronização dos componentes referentes apenas às edificações de múltiplos pavimentos. Com a introdução do ‘’IFC4’’ em 2013, a buildingSMART passou a definir alguns tipos de elementos para empreendimentos de infraestrutura. Todavia, ainda demanda desenvolvimento para estabelecer padrões concernentes à modelagem de projetos de infraestrutura. [15]

2.3. BIM PARA EMPREENDIMENTOS DE INFRAESTRUTURA No que tange ao setor de infraestrutura, Bradley et. al [4] classificou artigos sobre BIM para infraestrutura em diversos segmentos conforme apresentado na Figura 2. Além da segmentação das pesquisas publicadas no setor de infraestrutura por área, os autores relacionam graficamente o número de trabalhos desenvolvidos em cada área publicados em diferentes países (Figura 3).

Figura 2- Distribuição de publicações levantadas sobre BIM por setor industrial (BRADLEY et al., 2015)

Figura 3- Distribuição de publicações por setor industrial e país (BRADLEY et al., 2015)

3 EMPREENDIMENTOS DE INFRAESTRUTURA O dicionário Oxford [17] define infraestrutura como “as estruturas físicas e organizacionais básicas e as instalações necessárias à operação de uma sociedade ou organização empresarial”. Isto posto, os ativos de infraestrutura podem ser divididos em cinco grandes domínios [18]:  Infraestrutura de Transportes: estradas, ferrovias, pontes, túneis e centros de distribuição de massas (por exemplos aeroportos e portos);  Infraestrutura de Energia: plantas de geração de energia (nuclear, eólica, de marés, etc.), óleo & gás (terminais de armazenagem/distribuição, refinarias, poços, etc.) e mineração;  Infraestrutura de Utilidades: redes/dutos para entrega e remoção de eletricidade, gás, água & esgoto;  Infraestrutura de Instalações Recreacionais: parques, estádios etc.;  Infraestrutura Ambiental: estruturas para gerenciamento de enchentes e proteção de áreas costeiras tais como barragens, açudes ou aterros. Agora, avançando na questão principal desse trabalho que é BIM para infraestrutura, de acordo com Bradley et al. [4], o conceito BIM na indústria de Arquitetura, Engenharia, Construção, Proprietário e Operador (AECOO em inglês, como definido pelos autores), tem se expandido a domínios sobre os quais não foi originalmente concebido, como é o caso do uso em projetos de infraestrutura.

No caso dos projetos de infraestrutura, identificam-se três tipos de projetos que são relevantes a serem analisados sobre o ponto de vista dos negócios de infraestrutura. Tomando como foco as características e especificidades mais marcantes dos projetos de infraestrutura de transportes, utilidades e de cunho ambiental, afirma-se que esses projetos são desenvolvidos através da modelagem de redes de malhas e estruturas longitudinais que conectam estruturas pontuais [4], representando uma diferença significativa em relação aos projetos de edificações, que são fortemente baseados na modelagem de componentes em uma locação física concentrada e se utilizam muito das capacidades do BIM para detecção de interferências (clash detection em inglês). Como exemplo pode-se citar um projeto de rodovia, esse tipo de projeto tem baixa necessidade de utilização das capacidades de detecção de interferências entre os elementos modelados pelas disciplinas de execução do projeto, no entanto pode se aproveitar sobremaneira das vantagens de detecção de interferências com o terreno e instalações existentes e de coordenação e integração visual de dados não-gráficos no modelo. Para estratificar essas características específicas da grande maioria dos empreendimentos de infraestrutura destacam-se aqui três tipos diferentes de instalações para as quais é elaborada uma análise um pouco mais aprofundada:  Estruturas Longitudinais de Transporte de cargas e passageiros (rodovias e ferrovias com suas obras de arte associadas, túneis, pontes e passagens);  Estruturas Longitudinais de Transporte de Energia e Fluidos (dutos e linhas de transmissão de energia);  Estações de Transferência de Transporte de Massa (estações de trem, aeroportos e portos). Com base nesses três tipos de estruturas identificadas, realizou-se entrevista com um profissional que lidera a equipe de engenharia de uma empresa de engenharia de projetos de infraestrutura. O foco dessa entrevista foi na aplicação dos processos BIM para o desenvolvimento de projetos para estes tipos de empreendimento. O resultado da entrevista foi sumarizado nas tabelas 1 e 2. As ferramentas computacionais que apoiam o desenvolvimento do projeto BIM em empreendimentos de infraestrutura estão listadas na tabela 1 e, para cada uma, indicam-se seus principais campos de atuação. A tabela 2 indica as principais características e aplicação do processo de projeto BIM para os projetos de engenharia de estruturas longitudinais e estruturas verticais no âmbito dos empreendimentos de infraestrutura. Tabela 1- Ferramentas BIM para Projetos de Infraestrutura (PROGEN Projetos • Gerenciamento • Engenharia S.A.)

Tabela 2- Características Macro por Tipo de Estrutura (PROGEN Projetos • Gerenciamento • Engenharia S.A.)

4 CASOS PRÁTICOS DE BIM PARA EMPREENDIMENTOS DE INFRAESTRUTURA Os empreendimentos de infraestrutura contemplam uma grande variedade de áreas de atuação como apresentado na seção 3. Com a finalidade de estudar alguns casos de aplicação da metodologia BIM para os empreendimentos de infraestrutura, escolheu-se o domínio de túneis que são obras de arte especiais e se caracterizam como obras de infraestrutura. Túneis dentro dos empreendimentos de infraestrutura podem ser parte significativa de um empreendimento quando se analisa um sistema metroviário de uma metrópole, pois esse tipo de empreendimento é basicamente composto por dezenas de quilômetros de túneis, estações, poços de ventilação e saída de emergência e pátio de manutenção e manobra. Contudo, é também subsistema de vários outros tipos de empreendimentos de infraestrutura como, por exemplo, em empreendimentos de rodovias, ferrovias, sistemas de coleta e tratamento de esgoto ou de água, usinas hidroelétricas, entre outros. De acordo com Bradley et al. [4] sobre o incremento nas pesquisas e publicações sobre BIM, representado na figura 1, realizou-se uma análise das publicações sobre BIM para Túneis e Estruturas Subterrâneas dentro do universo dos Anais do Congresso Mundial de Túneis – WTC (em inglês) organizado pela Associação Internacional de Túneis e do Espaço Subterrâneo – ITA-AITES (em inglês) em coordenação com as associações de túneis dos países sede, www.ita-aites.org, no período de 2012 a 2016. A figura 4 apresenta o resultado dessa análise, onde constata-se comportamento de incremento exponencial de publicações semelhante ao retratado na figura 1.

Figura 4- Distribuição de publicações BIM por edição anual do Congresso Mundial de Túneis – WTC

Dentro do universo dos 17 artigos publicados nas 5 edições analisadas, foram escolhidos três artigos para análise e relato dos casos de aplicação da metodologia BIM para o projeto, construção e operação/manutenção de túneis e estruturas subterrâneas. No Brasil, tem-se conhecimento de que a Companhia do Metropolitano de São Paulo – METRÔ vem desenvolvendo a metodologia BIM para os seus projetos. A metodologia BIM foi aplicada para o projeto de edificação da estação Ponte Grande da linha 2 – Verde. A linha 6 – Laranja do METRÔ de São Paulo que foi objeto de uma concessão pela Secretaria dos Transportes Metropolitanos do Governo do Estado de São Paulo teve como um dos requisitos de edital que os projetos de engenharia e arquitetura fossem desenvolvidos com a aplicação da metodologia BIM. Estes são alguns dos exemplos de aplicação da metodologia BIM para o desenvolvimento de projetos de empreendimentos de infraestrutura no Brasil, o que indica ações para que esta metodologia tenha sua aplicação intensificada. 4.1. RELATO DO CASO 1 – WTC 2014: A CASE STUDY OF VIRTUAL DESIGN AND CONSTRUCTION AND BIM IN THE STOCKHOLM BYPASS, EUROPE'S LARGEST ROAD TUNNEL PROJECT Relato do caso apresentado por Lindström e Outters [19] da aplicação dos conceitos de Projeto e Construção Virtuais (VDC em inglês) e BIM para a autopista de contorno da cidade de Estocolmo por um conjunto de túneis rodoviários. O Contorno de Estocolmo é uma autopista de 21 km de comprimento a oeste da cidade de Estocolmo na Suécia que tem por objetivo substituir a autopista existente que já é antiga e corta a cidade. Esta autopista será constituída por dois tuneis rodoviários principais com três faixas de tráfego cada, entroncamentos subterrâneos e rampas de acesso. A escavação subterrânea total dos túneis em rocha alcança cerca 50 km de extensão. A figura 5 apresenta o modelo virtual da implantação do contorno de Estocolmo.

Figura 5- Modelo virtual da implantação do contorno de Estocolmo (LINDSTRÖM; OUTTERS, 2014)

O desenvolvimento do projeto foi dividido em duas fases, Projeto Conceitual e Projeto Detalhado. O Projeto Conceitual que teve início em 2008 não planejou a aplicação da metodologia BIM e VDC, iniciou os trabalhos seguindo a metodologia de projeto com desenhos em 2D-CAD. Com o avanço do projeto foi percebido pelas coordenações de equipes e do contrato que técnicas mais avançadas de visualização do projeto eram requeridas devido à complexidade do projeto. Foram desenvolvidos modelos 3D-CAD para diferentes disciplinas do projeto e posteriormente exportados para um modelo único de realidade virtual (VR-model em inglês) que é representado na figura 6. Este modelo seguiu sendo atualizado algumas vezes para facilitar a visualização das soluções projetadas, mas sem representar o avanço em tempo real do projeto em 2D. Mesmo com o incremento de custos em manter os modelos BIM e VR-model em paralelo, ficou claro que o benefício para a coordenação do projeto, manutenção da qualidade dos produtos e ferramenta de comunicação entre os atores do projeto foi grande o suficiente para ser estabelecido como o padrão de metodologia de trabalho. Assim, ao final do Projeto Conceitual além dos documentos de projeto em 2D, o modelo em realidade virtual único contemplando os 21 km da autopista do contorno de Estocolmo com todas as principais funcionalidades técnicas do projeto também foi entregue.

Figura 6- Visualização do Modelo de Realidade Virtual da autopista do contorno de Estocolmo (LINDSTRÖM; OUTTERS, 2014)

O Projeto detalhado tem por objetivo gerar a documentação para o edital do processo de concorrência para a construção do contorno de Estocolmo. A autoridade Sueca para o Transporte, Trafikverket, com base na experiência do desenvolvimento do projeto conceitual planejou o desenvolvimento da fase atual de modo mais sistemático já considerando aplicação da metodologia BIM. Essa sistematização do projeto desenvolvido a partir de um modelo teve por metas a visualização, levantamento de quantidades e geometria e medidas sendo obtidos com acurácia. A fase de planejamento do projeto definiu requisitos para que o processo de trabalho fosse pautado, estes sendo listados a seguir:  Banco de dados com os requisitos de projetos para todas as disciplinas envolvidas;  Definição de programa computacional que possibilite o gerenciamento de conteúdo administrativo, bem como o trabalho colaborativo;  Definição de programa computacional que possibilite o gerenciamento de conteúdo técnico de engenharia, bem como o trabalho colaborativo;  Definição do fluxo do processo de desenvolvimento do projeto de modo a assegurar a qualidade total, considerando desenvolvimento, revisão e aceitação do projeto. O banco de dados com todos os requisitos foi estabelecido. Os requisitos específicos são principalmente funcionais, econômicos e ambientais. Os requisitos gerais são derivados das normas Suecas e regulamentações. Os requisitos foram designados aos responsáveis para serem desenvolvidos e integrados no modelo com as soluções de projeto da respectiva disciplina. O modelo do projeto foi hospedado em um servidor comum que tem acesso franqueado a todos os projetistas. O desenvolvimento do projeto avançou respeitando a estrutura analítica de projeto desenvolvida para identificar as possíveis repetições de elementos do empreendimento e identificação dos elementos únicos, assim possibilitando o reuso de elementos do projeto. O programa computacional que gerenciou o conteúdo técnico e possibilitou o trabalho colaborativo foi desenvolvido pela Bentley Systems Inc., o ProjectWise. Os requisitos definidos para cada disciplina foram constantemente verificados (processo de code checking) e cada disciplina tinha um documento com a lista de requisitos para serem respeitados. O desenvolvimento do projeto contava com um processo de revisão periódico que estava devidamente considerado no fluxo do processo de trabalho e se materializava em reuniões de revisão para o início da aceitação dos projetos. Foi definido um protocolo de trabalho a ser cumprido antes da ocorrência das reuniões de revisão, onde os requisitos para os pacotes de projeto, a documentação técnica, o modelo BIM e os certificados de revisão da qualidade individuais eram encaminhados como documentos de entrada para a reunião. E deveriam cumprir com os marcos definidos para o momento da reunião de revisão. A reunião de revisão, além de verificar os requisitos, tinha como propósito assegurar que as soluções propostas cumpriam com: orçamento definido; saúde e segurança; e construtibilidade da solução. A figura 7 apresenta a visualização de um pacote de projeto objeto de uma reunião de verificação.

Figura 7- Modelo BIM da estação de troca de ar da autopista do contorno de Estocolmo (LINDSTRÖM; OUTTERS, 2014)

O Cliente, ao final da execução do projeto detalhado, realizou uma revisão geral do projeto com o propósito de assegurar que o conjunto de documentos para a concorrência estava completo e pronto para a fase da licitação. A autoridade de transportes Sueca desenvolveu os requisitos da aplicação da metodologia BIM com o objetivo de que o modelo tivesse confiabilidade para que as empresas construtoras se utilizassem do modelo como base para a fase da concorrência e também para a fase de construção, ao invés de utilizar os desenhos. Com a clara indicação que em caso de conflitos de informação, o modelo deveria ser seguido e não os desenhos. A autoridade de transportes da Suécia obteve ganhos significativos com a aplicação da metodologia BIM, que são listados:  Qualidade dos documentos produzidos é maior que no processo tradicional;  Conflito entre o modelo 3D desenvolvido pela construtora para a escavação do túnel e dos desenhos 2D das projetistas é reduzido e passa a não ser necessário mais um modelo 3D, pois o modelo passa a ser único;  Lista de quantidades é desenvolvida automaticamente;  Colaboração entre todos os envolvidos é muito maior, sendo traduzido também em um ganho expressivo na comunicação da equipe envolvida no projeto, através de melhor comunicação e agilidade neste processo. 4.2 RELATO DO CASO 2 – WTC 2015: THE FIRST APPLICATION OF CIM TO A TUNNEL PROJECT IN JAPAN Relato do caso apresentado por Kashihara, Nagami e Iwamoto [20] da primeira aplicação da metodologia CIM – Construction Information Modeling no Túnel Mikusa em abril de 2012. A ideia do CIM implementada pelos Japoneses tem por princípio integrar informações em um modelo 3D que inicia com o projeto e segue sendo complementado durante a fase de construção e posteriormente na fase de manutenção, como apresentado na figura 8.

Figura 8- Fluxo Geral da metodologia CIM (Kashihara, Nagami e Iwamoto, 2015)

Os conceitos apresentados são aplicações para acompanhamento e predição de comportamento da construção e que posteriormente possam ser aplicados na fase de manutenção e servirem de referência para novos projetos no próprio empreendimento ou na região devido ao conhecimento acumulado durante a fase de construção.

Com esta metodologia apoiada na integração de várias ferramentas computacionais e em um projeto inicialmente desenvolvido no modelo 3D, por exemplo em BIM, busca-se a mitigação de riscos durante a construção, redução nos custos de construção e melhores dados de como foi construído para a fase de manutenção. Informações relacionadas como importantes para a construção e manutenção de um túnel são o conhecimento da geologia atravessada, a qualidade do revestimento de suporte instalado, concreto projetado e as deformações ocorridas no processo de escavação e instalação do suporte. As figuras 9 e 10 apresentam a importação da informação das condições geológicas na frente de escavação e a interpretação desenvolvida pela metodologia CIM.

Figura 9- Aquisição dos dados da frente de escavação importados para o modelo CIM (Kashihara, Nagami e Iwamoto, 2015)

Figura 10- Análise dos dados da frente de escavação importados para o modelo CIM (Kashihara, Nagami e Iwamoto, 2015)

As figuras 11 e 12 apresentam a aquisição e importação dos dados do estado do revestimento do túnel que na fase de manutenção serão analisados e então definidas ações corretivas.

Figura 11- Aquisição dos dados do revestimento do túnel a serem importados para o modelo CIM (Kashihara, Nagami e Iwamoto, 2015)

Figura 12- Análise dos dados do revestimento do túnel importados para o modelo CIM (Kashihara, Nagami e Iwamoto, 2015)

O conceito desenvolvido para a metodologia do CIM e que está no sistema é o da integração das informações de campo no sistema que retorna com informações de predição de comportamento à

frente da escavação atual e futuramente com estas informações e os levantamentos de campo pode-se compreender o que pode estar causando situações de manutenção no revestimento do túnel para que possa ser tratado. Este conceito é representado na figura 13.

Figura 13- Conceito da integração da informação da Construção (Kashihara, Nagami e Iwamoto, 2015)

O sistema desenvolvido também consegue integrar informações de demandas durante a operação, como consumo de energia e analisar dados para prever e definir ações corretivas, bem como fazer aquisição de dados a partir de aparatos portáteis como tabletes ou outros. Esta metodologia já foi aplicada para 15 empreendimentos de túneis de um total de 60 aplicações em empreendimentos de infraestrutura no Japão até maio de 2015, trazendo os resultados esperados. 4.3 RELATO DO CASO 3 – WTC 2016: BIM USE IN THE INFRASTRUCTURAL FIELD: THE CASE OF THE EXTENSION OF THE RAILWAY IN THE UNDERGROUND TRACK OF CATANIA, FROM THE CENTRAL STATION F.S. TO THE AIRPORT Relato do caso apresentado por Schiavinato et al. [21] do uso do BIM no campo da infraestrutura: o caso da extensão da ferrovia de Catania em túnel subterrâneo ligando a Estação Central ao Aeroporto. A extensão da ferrovia de Catania em sua área metropolitana é composta por dois lotes de aproximadamente dois quilômetros de extensão cada, denominados Stesicoro-Aeroporto e NesimaMisterbianco, onde serão construídos o túnel principal atravessando toda a extensão de aproximadamente quatro quilômetros, as estações subterrâneas de San Domenico, Vittorio Emanuele e Palestro, treze poços de ventilação e saída de emergência, estacionamentos e salas técnicas, uma subestação na parada Monte Pó e algumas estruturas temporárias como as estruturas de partida e chegada da máquina tuneladora (TBM – Tunnel Boring Machine). O projeto final desta extensão foi desenvolvido no passado pelo método tradicional, contudo uma análise crítica dos documentos de projeto resultou em pontos críticos devido à falta de informações topográficas e dados geológicos e investigações. Assim, decidiu-se complementar estas informações e desenvolver o projeto desta extensão com as novas informações segundo a metodologia BIM com a expectativa de minimizar as potenciais omissões e erros frequentes em projetos complexos e com vários projetistas. O desenvolvimento do projeto aplicando a metodologia BIM demandou a implantação de novas rotinas e processos de trabalho que foram definidas no manual BIM, a saber:  Metas para o processo BIM;  Definição do Nível de Desenvolvimento (LOD), neste caso foram definidos níveis de 300 e 350 que são equivalentes a projeto executivo;  Coordenação e organização da equipe;  Função do Coordenador BIM;  Instruções técnicas para modelagem do projeto, programa computacional a ser usado e parâmetros a serem inseridos;  Metodologia de coordenação por disciplina e modelo para desenvolver o modelo georeferenciado, contendo todas as informações necessárias;  Formatos a serem usados para exportar as informações 2D do modelo BIM. Um sistema de gerenciamento e armazenamento de documentos foi estabelecido para que todos os membros da equipe pudessem trabalhar de modo colaborativo e manter o modelo atualizado. O acesso de cada membro da equipe contém autorizações pertinentes à função desenvolvida.

A modelagem foi desenvolvida nos programas computacionais Civil 3D e Revit, da Autodesk, e o resultado da modelagem é apresentado na figura 14.

Figura 14- Modelo BIM do projeto da ligação ferroviária da cidade de Catania (SCHIAVINATO et al., 2016)

A figura 15 apresenta a modelagem da estação Fontana, como um exemplo de estação típico de um sistema metroviário modelado em BIM.

Figura 15- Estação Fontana Modelo BIM (SCHIAVINATO et al., 2016)

O desenvolvimento do projeto total considerando a geometria da linha, o tipo de escavação mecanizada com os detalhes de posicionamento dos anéis de revestimento demandou do projeto a integração de outros aplicativos e sistemas que combinassem funções até que os dados fossem integrados nos programas computacionais usados e possibilitassem os dimensionamentos estruturais adequados para a solução proposta. Foi criado um procedimento especifico para a geração do alinhamento do túnel com as características específicas dos anéis que posteriormente seriam exportados para os programas computacionais de análise estrutural e dimensionamento de estruturas. Da mesma maneira, outras rotinas específicas foram implementadas para possibilitar a integração de outros programas computacionais às análises estruturais e geotécnicas necessárias para o desenvolvimento do projeto, ocorrendo integrações para diferentes pacotes de projeto entre o Revit e o programa computacional MIDAS GTS como pode ser observado na figura 16.

Figura 16- Modelos 3D de elementos finitos do alargamento das estações importados do modelo BIM (SCHIAVINATO et al., 2016)

O resultado obtido com o desenvolvimento em BIM atendeu às metas e objetivos definidos, possibilitando modificações de definições de maneira automática no início da atividade de projeto. Com a conclusão dos trabalhos e devido a ter seguido a metodologia de modelagem definida no processo BIM, as quantidades foram extraídas e inseridas nas listas de quantidades do projeto.

5 CONCLUSÕES E CONSIDERAÇÕES FINAIS Assim, com base na análise da bibliografia existente para projetos de infraestrutura, na entrevista realizada e na análise dos casos dos projetos de túneis pode-se observar que a utilização do BIM em projetos de infraestrutura ainda está nos seus estágios iniciais apesar de ser crescente o interesse pelo tema tanto no ambiente acadêmico quanto na prática da execução de projetos dessa natureza. Fato importante a ser notado foi a busca por estudos de caso a serem analisados. Durante a pesquisa, os casos práticos de projetos de infraestrutura que utilizaram metodologia BIM de forma mais abrangente dentro do ciclo de vida do projeto e que já passaram pelas fases de execução e foram entregues à operação foram encontrados apenas em experiências fora do Brasil. As experiências observadas no Brasil foram a da linha 6 – Laranja do METRÔ de São Paulo, que ainda não está implantado, e de outros projetos que apesar de terem utilizado ferramentas BIM e estarem implantados não necessariamente aplicaram metodologia BIM na sua execução. Assim, se faz importante a análise do ciclo de vida de projetos ressaltando a necessidade do cumprimento de cada uma das fases para que o projeto atenda os objetivos do negócio ou o interesse público para o qual foi projetado. Além disso, considerando que os principais benefícios da utilização do BIM são auferidos pelo cliente e que o ciclo de vida tem seu início com a coleta de dados básicos de planejamento estratégico e se encerra com a desmontagem/demolição, que são de responsabilidade do proprietário, é possível deduzir que o principal agente da mudança no sentido da utilização da metodologia BIM nos projetos de infraestrutura seja o proprietário (seja entidade pública ou privada). A figura 17 apresenta o esquemático do ciclo de vida de projetos de túneis, proposta por Ehrbar [22], e que acredita-se também ser aplicável a outros tipos de projeto de infraestrutura.

Figura 17- Ciclo de vida de um empreendimento de túnel com BIM (EHRBAR, 2016)

Destacam-se alguns pontos que ficam como considerações finais desse trabalho, que podem motivar estudos específicos sobre o tema e seus sub-tópicos, dado que observou-se:  Há demanda crescente pela aplicação da metodologia BIM para projetos de infraestrutura, uma vez que é crescente o número de trabalhos acadêmicos sobre o tema e que as organizações públicas e privadas têm como tendência a utilização do BIM em seus empreendimentos de infraestrutura; e  Nos três estudos de caso apresentados pode-se constatar melhorias nos resultados dos empreendimentos que aplicaram metodologia BIM. Com isso, é fundamental que aqueles que têm a capacidade de desenvolver e implantar a metodologia BIM tomem a frente das ações necessárias para levar adiante essa iniciativa sendo que, na nossa visão, são duas as ações necessárias para efetiva implantação da metodologia e consequente obtenção dos seus benefícios:  Fundamental a atuação do proprietário (na maioria das vezes o poder público, no caso de projetos de infraestrutura) como agente indutor da implantação da metodologia BIM em todas as fases do ciclo de vida dos projetos; e  Fomentar a evolução do IFC no desenvolvimento de componentes ligados à infraestrutura de forma que seja possível a modelagem apropriada nas ferramentas BIM. Ficando claro o papel fundamental do proprietário na implantação da metodologia BIM para desenvolvimento dos seus projetos auferindo assim seus benefícios.

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