gestão do modelo bim no âmbito do projeto de estruturas · i resumo a metodologia building...
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Gestão do modelo BIM no âmbito do projeto de
estruturas
João Pedro Diniz Flor de Oliveira
Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em
Engenharia Civil
Orientadora: Prof.ª Dra. Alcínia Zita de Almeida Sampaio
Júri
Presidente: Prof. Dr. Luís Manuel Coelho Guerreiro
Orientadora: Prof.ª Dra. Alcínia Zita de Almeida Sampaio
Vogal: Prof. Dr. António Manuel Candeias de Sousa Gago
Março de 2016
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RESUMO
A metodologia Building Information Modeling (BIM) é hoje amplamente utilizada em sectores
ligados à Construção. O interesse na sua adoção baseia-se nas vantagens que esta
metodologia apresenta, conduzindo a um incremento de eficiência na gestão do trabalho
envolvido no desenvolvimento do projeto e na qualidade de informação associada. Diversos
estudos demonstram a redução significativa de tempo despendido quando utilizadas as
ferramentas BIM. A metodologia BIM assenta na geração de um modelo digital centralizado de
toda a informação relacionada com a construção, acessível a todos os intervenientes,
permitindo reduzir significativamente a ocorrência de erros e conflitos e, por consequência, dos
custos associadas às diferentes fases do ciclo de vida de uma obra. A implementação desta
metodologia é já obrigatória nas obras públicas de diversos países.
Nesta dissertação é realizado um estudo sobre o estado do conhecimento relativo a tecnologia
BIM, incidindo na gestão do processo envolvido no desenvolvimento do projeto de estruturas.
Assim são aplicados os programas de base BIM requeridos na elaboração do projeto de um
edifício. São analisadas as capacidades destas ferramentas, aplicadas ao nível do
desenvolvimento do projeto, procurando estabelecer guias de atuação de forma a otimizar a
gestão de trabalho, na perspetiva do engenheiro de estruturas. É verificado o nível de
interoperabilidade entre os programas, tendo por base a análise da qualidade de informação
transposta e na consistência do produto final. Durante o processo são identificadas incorreções
e são referidas as adaptações pertinentes realizadas, de forma a otimizar a aplicação da
metodologia BIM no projeto de estruturas.
PALAVRAS-CHAVE: BIM, Projeto de estruturas, Interoperabilidade, Pormenorização de
armaduras, Automatização na construção, Extração de informação.
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iii
ABSTRACT
Building Information Modeling (BIM) methodology is now widely used in a large number of
sectors linked to the construction industry. This approach allows the increase of efficiency in
labor management on the development of design and improves quality of project information.
Existing studies show a significant decrease of time effort through use of BIM. The methodology
allows the creation of a digital model in which all information linked with the construction is
accessible for all stakeholders. Existence of this open digital model significantly improves the
detection and solution for errors or conflicts and therefore, reduces costs associated with
different stages of the life cycle from the building. The implementation of this methodology is
already mandatory in public works from different countries.
The work of this thesis intends to conduct a state of knowledge regarding the BIM technology,
mainly focusing on the management of the methodology in the development of the design of
structures. The capabilities of these tools are analyzed, applied to the design and an optimized
work-flow is presented from the viewpoint of the structural engineer. The level of interoperability
is based on the analysis of the quality from the information transposed between software and
also from the consistency of the final product. During the process inaccuracies are identified and
adjustments are referred in order to optimize the application of BIM methodology in the design
of structures.
KEYWORDS: BIM, Structural design, Interoperability, Rebar detailing, Automation in
Construction, Information extraction.
iv
v
AGRADECIMENTOS
No final deste meu percurso escolar e académico, agradeço a todos os que acreditaram em
mim, me acompanharam e contribuíram para que aqui chegasse.
Não posso deixar de referir especificamente os meus pais que sempre me apoiaram nas minhas
decisões e aos quais devo grande parte do homem que sou hoje, a vós dedico esta dissertação.
Agradeço à professora Alcínia Zita Sampaio, pela simpatia, disponibilidade e prontidão que
sempre demonstrou enquanto orientadora desta dissertação.
Um agradecimento especial também a todos os meus amigos de longa data, tal como aqueles
que conheci no IST e que comigo fizeram esta caminhada.
vi
vii
ÍNDICE
Resumo .......................................................................................................................................... i
Abstract ......................................................................................................................................... iii
Agradecimentos............................................................................................................................. v
Índice ............................................................................................................................................ vii
Índice de figuras ............................................................................................................................ xi
Índice de tabelas ........................................................................................................................ xvii
1 Introdução .............................................................................................................................. 1
1.1 Âmbito e objetivos ......................................................................................................... 1
1.2 Organização da dissertação .......................................................................................... 2
2 Conceito e aplicabilidade do BIM ........................................................................................... 5
2.1 Definição de BIM ........................................................................................................... 5
2.1.1 Evolução .................................................................................................................... 7
2.1.2 Fases de desenvolvimento do BIM ........................................................................... 8
2.2 Projeto tradicional .......................................................................................................... 9
2.3 Interoperabilidade ........................................................................................................ 11
2.4 Níveis de maturidade de BIM ...................................................................................... 12
2.5 Processo colaborativo ................................................................................................. 14
2.6 Padrão Industrial Foundation Classes ........................................................................ 14
2.7 Ferramentas de base BIM ........................................................................................... 15
2.8 Implementação da tecnologia BIM .............................................................................. 19
2.8.1 Panorama internacional........................................................................................... 19
2.8.2 Panorama nacional .................................................................................................. 22
3 Modelo BIM de arquitetura ................................................................................................... 27
3.1 O caso de estudo ........................................................................................................ 27
3.2 Definições iniciais ........................................................................................................ 27
3.2.1 Níveis de pisos ........................................................................................................ 28
3.2.2 Grelha de alinhamentos .......................................................................................... 30
3.3 Criação do modelo ...................................................................................................... 31
viii
3.3.1 Paredes exteriores .................................................................................................. 31
3.3.2 Paredes interiores ................................................................................................... 34
3.3.3 Colocação de portas e janelas ................................................................................ 36
3.3.4 Pavimentos .............................................................................................................. 38
3.3.5 Cobertura ................................................................................................................. 39
3.3.6 Outros elementos .................................................................................................... 40
4 Modelo BIM de estruturas .................................................................................................... 43
4.1 Critérios de dimensionamento ..................................................................................... 43
4.1.1 Regulamentação ..................................................................................................... 44
4.1.2 Materiais e ações .................................................................................................... 44
4.1.3 Solução estrutural .................................................................................................... 46
4.2 Geração do modelo ..................................................................................................... 46
4.2.1 Pilares ...................................................................................................................... 47
4.2.2 Vigas ........................................................................................................................ 49
4.2.3 Fundações ............................................................................................................... 50
4.2.4 Laje .......................................................................................................................... 52
4.2.5 Outros elementos estruturais .................................................................................. 53
4.2.6 Modelo analítico ...................................................................................................... 53
4.2.7 Transferência do Revit para o Robot ...................................................................... 54
5 Cálculo estrutural ................................................................................................................. 57
5.1 Definições iniciais ........................................................................................................ 57
5.2 Verificação do modelo estrutural no Robot ................................................................. 58
5.3 Verificação da segurança e pormenorização de armaduras ...................................... 61
5.3.1 Laje .......................................................................................................................... 62
5.3.2 Vigas ........................................................................................................................ 65
5.3.3 Pilares ...................................................................................................................... 71
5.3.4 Fundações ............................................................................................................... 74
5.4 Alterações ao modelo de estruturas ............................................................................ 76
6 Transposição do Robot para o Revit ................................................................................... 79
6.1 Exportação de armaduras ........................................................................................... 79
ix
6.1.1 Laje .......................................................................................................................... 79
6.1.2 Vigas ........................................................................................................................ 82
6.1.3 Pilares ...................................................................................................................... 86
6.1.4 Fundações ............................................................................................................... 87
6.2 Análise do modelo de estruturas ................................................................................. 88
6.2.1 Análise de erros e conflitos do modelo ................................................................... 89
6.2.2 Peças desenhadas .................................................................................................. 92
6.2.3 Mapas de quantidades e orçamentação ................................................................. 92
6.2.4 Mapa de trabalhos ................................................................................................... 93
7 Conclusões........................................................................................................................... 95
7.1 Utilização do BIM na ótica do projeto de estruturas .................................................... 95
7.2 Sugestões de trabalho futuro ...................................................................................... 96
Referências bibliográficas ........................................................................................................... 97
Páginas de Internet consultadas ................................................................................................. 99
Anexos ........................................................................................................................................... 1
A1 – Cálculos associados ao dimensionamento das sapatas .................................................. 1
A2 – Peças desenhadas ............................................................................................................ 3
x
xi
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 2.1 – O conceito BIM na no ciclo de vida de uma obra (adaptado de Gray et al., 2013, Gu
& London, 2010). ........................................................................................................................... 6
Figura 2.2 – Diferentes definições de BIM (adaptado de Succar, 2009). ..................................... 6
Figura 2.3 – Cronologia da metodologia BIM (Adaptado de Howard, Bjork, 2008). ..................... 8
Figura 2.4 – Modelo de avaliação de maturidade BIM (adaptado de Bis, 2011). ....................... 13
Figura 2.5 – Ciclo de validação de um ficheiro IFC (Lee, Eastman, Lee, 2015). ....................... 15
Figura 2.6 – Quota de mercado de software BIM (Hamil, 2013). ............................................... 17
Figura 2.7 – Ambiente Vectorworks em MAC. Exportação de modelo [W6]. ............................. 19
Figura 2.8 – Utilização de software BIM na industria da construção EUA (Sattineni, 2011). ..... 20
Figura 2.9 – Criação de modelos BIM especializados nos EUA (Sattineni, 2011). .................... 20
Figura 2.10 – Inquéritos sobre a utilização de BIM no Reino Unido (adaptado de NSB, 2010). 21
Figura 2.11 – Inquérito a empresas onde o BIM já se encontra implementado (adaptado de NBS,
2010). .......................................................................................................................................... 21
Figura 2.12 – Implementação do BIM no Reino Unido e EUA (Hoboken, Wiley, 2011). ............ 22
Figura 2.13 – Percentagem de Construtoras com um elevado nível de implementação BIM.
Dados por país (NBS, 2010). ...................................................................................................... 22
Figura 2.14 – Comparação dos conhecimentos BIM em cada grupo de inqueridos (Venâncio,
2015). .......................................................................................................................................... 23
Figura 2.15 – Análise sobre o conhecimento do conceito BIM para cada grupo de inqueridos
(Venâncio, 2015). ........................................................................................................................ 23
Figura 2.16 – Análise sobre a relevância da metodologia BIM para cada grupo de inqueridos
(Venâncio, 2015). ........................................................................................................................ 24
Figura 2.17 – Análise comparativa por tipo de formação dos aspetos mais importantes para uma
maior adesão à metodologia BIM (Venâncio, 2015). .................................................................. 24
Figura 3.1 – Fase inicial da criação do modelo. .......................................................................... 28
Figura 3.2 – Janela associada às unidades de projeto. .............................................................. 28
Figura 3.3 – Definição dos níveis de trabalho iniciais. ................................................................ 29
Figura 3.4 – Organização do navegador. .................................................................................... 29
Figura 3.5 – Ícone para a criação de eixos. ................................................................................ 30
Figura 3.6 – Representação e definição de alinhamentos. ......................................................... 30
xii
Figura 3.7 – Alteração da escala da vista. .................................................................................. 31
Figura 3.8 – Criação de parede exterior. .................................................................................... 32
Figura 3.9 – Modelo BIM com parede exterior apresentada em planta e em perspetiva. .......... 33
Figura 3.10 – Definição do material a aplicar na pintura. ........................................................... 33
Figura 3.11 – Aplicação da pintura. ............................................................................................ 33
Figura 3.12 – Detalhe da parede................................................................................................. 34
Figura 3.13 – Criação da parede de vidro. .................................................................................. 35
Figura 3.14 – Modelo BIM com paredes exteriores e interiores, representado em planta. ........ 35
Figura 3.15 – Perspetiva de modelo BIM criado. ........................................................................ 36
Figura 3.16 – Localização do ícone destinado à criação e implementação de portas e janelas.36
Figura 3.17 – Planta do modelo BIM 3D após a inserção de portas e janelas. .......................... 37
Figura 3.18 – Perspetivas do modelo 3D criado. ........................................................................ 37
Figura 3.19 – Ícone para a criação de pisos. .............................................................................. 38
Figura 3.20 – Propriedades estruturais da laje. .......................................................................... 39
Figura 3.21 – Modelo 3D com pavimento no piso térreo e alpendre e com a laje do piso 1. ..... 39
Figura 3.22 – Cobertura. ............................................................................................................. 40
Figura 3.23 – Ferramenta de apoio à criação de aberturas. ....................................................... 40
Figura 3.24 – Modelo 3D de arquitetura. .................................................................................... 41
Figura 3.25 – Cortes do modelo. ................................................................................................. 41
Figura 3.26 – Perspetiva de modelo com corte. ......................................................................... 41
Figura 4.1 – Janela de trabalho de estruturas. ........................................................................... 47
Figura 4.2 – Propriedades do pilar P2. ....................................................................................... 47
Figura 4.3 – Propriedades com informação dos níveis de implementação. ............................... 48
Figura 4.4 – Distribuição de pilares no modelo. .......................................................................... 48
Figura 4.5 – Propriedades da viga adotada. ............................................................................... 49
Figura 4.6 – Propriedades do elemento viga. ............................................................................. 49
Figura 4.7 – Distribuição de vigas no modelo. ............................................................................ 50
Figura 4.8 – Opção de modelação de sapatas. .......................................................................... 51
Figura 4.9 – Planta de fundações. .............................................................................................. 51
Figura 4.10 – Modelo estrutural até à presente fase. ................................................................. 51
xiii
Figura 4.11 – Modelo estrutural com elementos a calcular. ....................................................... 52
Figura 4.12 – Corte demonstrativo da sobreposição da laje sobre a viga. ................................. 52
Figura 4.13 – Perspetiva do modelo incluíndo massame do piso térreo e do alpendre. ............ 53
Figura 4.14 – Modelo analítico da estrutura. ............................................................................... 53
Figura 4.15 – Ícone de ferramentas do modelo analítico. ........................................................... 54
Figura 4.16 – Exportação do modelo do Revit para o Robot. ..................................................... 55
Figura 4.17 – Modelo integrado no programa de cálculo Robot. ................................................ 55
Figura 5.1 – Definição da regulamentação e materiais. ............................................................. 57
Figura 5.2 – Propriedades de uma viga estrutural no programa de cálculo. .............................. 58
Figura 5.3 – Aplicação de carga à estrutura. .............................................................................. 58
Figura 5.4 – Campo de momentos atuantes na laje sobre o eixo dos xx. .................................. 60
Figura 5.5 – Campo de momentos atuantes nas vigas. ............................................................. 60
Figura 5.6 – Esforço normal atuante nos pilares para a combinação fundamental elu. ............. 60
Figura 5.7 – Cálculo de esforços e deformações da laje para as combinações definidas na
regulamentação. .......................................................................................................................... 62
Figura 5.8 – Parâmetros para definição da armadura a calcular pelo Robot. ............................ 63
Figura 5.9 – Mapa de necessidades de armadura ao longo do eixo dos xx. ............................. 63
Figura 5.10 – Necessidade de armadura longitudinal ao longo do eixo dos xx. ........................ 63
Figura 5.11 – Janelas de pormenorização de armadura. ........................................................... 64
Figura 5.12 – Verificação ao punçoamento. ............................................................................... 64
Figura 5.13 – Armadura inferior da laje. ...................................................................................... 65
Figura 5.14 – Armadura superior da laje. .................................................................................... 65
Figura 5.15 – Posicionamento da viga A2 – F2. ......................................................................... 66
Figura 5.16 – Perfil longitudinal da viga A2 - F2. ........................................................................ 66
Figura 5.17 – Parâmetros gerais de cálculo para as vigas. ........................................................ 67
Figura 5.18 – Parâmetros associados ao betão. ........................................................................ 67
Figura 5.19 – Definição de armaduras. ....................................................................................... 67
Figura 5.20 – Envolventes de segurança para os momentos fletores na viga para as combinações
ELU e sísmica. ............................................................................................................................ 68
Figura 5.21 – Pormenorização da viga fornecida pelo Robot. .................................................... 68
Figura 5.22 – Correção do ângulo de dobragem. ....................................................................... 68
xiv
Figura 5.23 – Alertas do Robot sobre o dimensionamento da viga. ........................................... 69
Figura 5.24 – Janela de apoio à colocação de armadura nas vigas........................................... 70
Figura 5.25 – Pormenorização final da viga fornecida pelo Robot. ............................................ 71
Figura 5.26 – Identificação do pilar P2 do alinhamento B2. ....................................................... 72
Figura 5.27 – Opções de cálculo para os pilares. ....................................................................... 72
Figura 5.28 – Parâmetros para a pormenorizaçãoda armadura longitudinal dos pilares. .......... 73
Figura 5.29 – Pormenorização final do pilar fornecida pelo Robot. ............................................ 74
Figura 5.30 – Viga de fundação analisada. Perspetiva tridimensional. ...................................... 74
Figura 5.31 – Envolvente de momento fletor e de esforço transverso para a combinação sísmica.
..................................................................................................................................................... 75
Figura 5.32 – Alteração das condições de apoio da viga de fundação. ..................................... 75
Figura 5.33 – Pormenorização associada à viga de fundação. .................................................. 75
Figura 5.34 – Localização do pórtico alterado. ........................................................................... 76
Figura 5.35 – Transferência do Revit para o Robot. ................................................................... 76
Figura 5.36 – Janela de integração Robot – Revit. ..................................................................... 77
Figura 6.1 – Definição da armadura da laje. ............................................................................... 80
Figura 6.2 – Colocação do reforço de armadura espaçado a 0,20 m. ....................................... 80
Figura 6.3 – Pormenor no bordo da laje. .................................................................................... 81
Figura 6.4 – Pormenor na abertura da chaminÉ no Robot e no Revit. ....................................... 81
Figura 6.5 – Planta e perspetiva tridimensional da laje .............................................................. 81
Figura 6.6 – Processo de exportação de armaduras das vigas do programa de cálculo estrutural
para o programa BIM. ................................................................................................................. 82
Figura 6.7 – Janela de erros apresentada no Revit imediatamente após a importação do modelo
robot. ........................................................................................................................................... 82
Figura 6.8 – Armadura excedendo o elemento estrutural. .......................................................... 83
Figura 6.9 – ilustração demonstrativa da armadura que excede a viga. .................................... 83
Figura 6.10 – Sobreposição de estribos na viga de um tramo do alinhamento F. ..................... 83
Figura 6.11 – Caminho associado à extensão utilizada para automatizar a pormenorização de
armaduras no Revit. .................................................................................................................... 84
Figura 6.12 – Mensagem aquando da tentativa de dimensionar a viga contínua do alinhamento
A. ................................................................................................................................................. 84
xv
Figura 6.13 – Viga do alinhamento A2 – F2. ............................................................................... 85
Figura 6.14 – Janela de geração da armadura idêntica à do programa de cálculo estrutural. .. 85
Figura 6.15 – Armadura dos pilares exportada para o Revit. ..................................................... 86
Figura 6.16 – Propriedades da armadura do pilar. ..................................................................... 86
Figura 6.17 – Vigas de fundação criadas no modelo BIM. ......................................................... 87
Figura 6.18 – Janela de apoio à pormenorização da sapata. ..................................................... 87
Figura 6.19 – Desenho em corte e perspetiva da sapata. .......................................................... 88
Figura 6.20 – Modelo 3D das sapatas. ....................................................................................... 88
Figura 6.21 – Modelo estrutural completo com armadura. ......................................................... 89
Figura 6.22 – Caminho para a análise de conflitos. .................................................................... 89
Figura 6.23 – Interface da análise de erros e conflitos. .............................................................. 90
Figura 6.24 – Vista em planta do conflito entre o pilar e uma parede. ....................................... 91
Figura 6.25 – Conflito entre viga e parede. ................................................................................. 91
Figura 6.26 – Ícone de união de elementos. ............................................................................... 91
xvi
xvii
ÍNDICE DE TABELAS
Tabela 2.1 – Programas BIM. ..................................................................................................... 15
Tabela 3.1 – Pavimento estrutural e tipos de revestimento. ....................................................... 38
Tabela 4.1 – Propriedades do betão C30/37 e do aço A500NR. ................................................ 44
Tabela 4.2 – Restante carga permanente a considerar no dimensionamento da laje. .............. 45
Tabela 4.3 – Parâmetros para definição da ação sísmica. ......................................................... 45
Tabela 4.4 – Relações utilizadas para o pré dimensionamento dos elementos. ........................ 46
Tabela 4.5 - Dimensões dos elementos estruturais pré-dimensionados. ................................... 46
Tabela 4.6 – Dimensões das sapatas. ........................................................................................ 50
Tabela 5.1 – Modos de vibração condicionantes da estrutura. .................................................. 59
Tabela 5.2 – Combinações de cargas utilizadas para verificação da segurança. ...................... 62
Tabela 5.3 – Parâmetros utilizados no dimensionamento das vigas. ......................................... 71
Tabela 5.4 – Parâmetros utilizados na pormenorização de armadura. ...................................... 71
Tabela 5.5 – Novas dimensões para as vigas de fundação e superiores. ................................. 77
Tabela 5.6 – Dimensões adotadas para as sapatas. .................................................................. 78
xviii
1
1 INTRODUÇÃO
A evolução tecnológica de suporte às múltiplas atividades inerentes ao sector da Construção, a
par de facilidades de comunicação e troca de informação entre colaboradores, num mercado
mais globalizado, trouxeram um novo paradigma para as empresas da indústria da Arquitetura,
Engenharia e Construção (AEC e seus negócios). Atualmente, o desenvolvimento de projetos
requer o envolvimento de diferentes especialidades elaboradas em parceria com diversas
empresas. Há uma necessidade de conceber uma forma de trabalhar que consiga agilizar a
compilação das distintas componentes de projeto, facilitando a interação entre os diferentes
intervenientes e de forma a garantir confiança nos resultados.
Nesse sentido, a metodologia Building Information Modelling (BIM), assenta numa forma de
trabalho colaborativa envolvendo os diferentes intervenientes no processo desde o estudo
prévio à gestão do imóvel. No processo, é gerado um único modelo, contendo toda a informação
proveniente das diversas componentes. O modelo apresenta a informação organizada
permitindo a sua partilha e acesso, durante todas as fases da elaboração do projeto e durante
o ciclo de vida do edifício. Estas capacidades, associadas ao BIM, permitem uma maior rapidez
na elaboração da fase de projeto e uma grande confiança nos resultados.
A implementação desta tecnologia, na indústria, tem sido faseada ao longo do tempo, no
entanto, verifica-se que apresenta uma evolução mais acelerada que a verificada quando da
introdução dos sistemas Computer Aided-Design (CAD) no sector.
1.1 ÂMBITO E OBJETIVOS
De forma a contextualizar o trabalho, o presente documento apresenta, inicialmente, um
resumo da recolha bibliográfica efetuada sobre a metodologia BIM, referindo os conceitos
genéricos e fundamentais e a sua aplicabilidade. É efetuada a distinção entre as múltiplas
utilizações do modelo BIM, são apresentadas as fases de maturidade da sua implementação
na indústria nos mercados internacional e nacional, sendo indicadas algumas das vantagens e
desvantagens em distintas atividades da construção. Sã, ainda, referidas as principais
diferenças entre a metodologia tradicional e o BIM, no desenvolvimento do projeto de
estruturas. Uma das bases de conceito BIM é a capacidade de interoperabilidade permitida
pelos software e, no projeto de estruturas, este aspeto releva-se de enorme importância, sendo
por isso avaliado no estudo, em detalhe.
É selecionado um caso de estudo para a aplicação da metodologia BIM, sendo descritas as
diferentes etapas da geração do modelo BIM, referentes às componentes arquitetónica e
estrutural, como base da análise estrutural que se pretende desenvolver. São referidos os
software de base BIM a utilizar e estudadas as capacidades de interoperabilidade entre os
programas de modelação e de análise de forma a avaliar o funcionamento dos software,
nomeadamente, no que se refere à ocorrência de erros, e julgar quanto à eficácia, eficiência e
2
à qualidade da informação transferida entre software. Assim, a sequência de passos a realizar
é a seguinte:
Geração das componentes arquitetónica e estrutural de um edifício, referente a uma
moradia unifamiliar, recorrendo a software BIM;
Verificação do modelo criado relativamente a eventuais conflitos, entre componentes,
e omissões;
Análise do nível de interoperabilidade entre software de modelação e de cálculo
estrutural;
Realização do cálculo estrutural e o dimensionamento da solução estrutural
considerada;
Verificação da segurança dos elementos estruturais, de acordo com os Eurocódigos 2
e 8;
Avaliação das vantagens e desvantagens da aplicação da metodologia BIM no caso de
estudo, relativamente ao desenvolvimento do projeto de estruturas;
Indicação de recomendações de atuação de forma a otimizar o recurso das ferramentas
BIM no âmbito da componente estrutural.
1.2 ORGANIZAÇÃO DA DISSERTAÇÃO
A estrutura da presentação dissertação é a seguinte:
O capítulo 2 aborda o estado de arte do BIM, o seu contexto histórico, o nível atual de
desenvolvimento e a sua aplicabilidade, referindo as vantagens e desvantagens,
comparativamente à metodologia tradicional. Introduz o conceito de interoperabilidade e
o padrão Industrial Foundation Classes (IFC) referindo a sua importância no processo
colaborativo. Finalmente é apresentado o nível de implementação de BIM na indústria
de construção nos panoramas internacional e nacional;
O capítulo 3 acompanha o desenvolvimento do modelo BIM arquitetónico criado para o
caso de estudo selecionado, sendo descrita a metodologia seguida por recurso ao
software Revit 2015 da Autodesk;
O capítulo 4 apresenta as considerações admitidas na elaboração do projeto de
estruturas do caso de estudo. É referida a regulamentação seguida, os materiais
utilizados e as opções consideradas no pré-dimensionamento da solução estrutural. É
ainda descrita a geração da componente estrutural do modelo BIM, igualmente realizado
por recurso ao software Revit 2015 e é efetuada a sua transposição para o software de
cálculo estrutural;
3
O capítulo 5 descreve as etapas associadas à utilização do programa de cálculo
estrutural, acompanhando a verificação da segurança da estrutura. É analisado o nível
de pormenorização de armaduras que é possível realizar com o apoio do programa;
No capítulo 6 é avaliado o processo de exportação para a ferramenta BIM e manipulação
da pormenorização de armadura. Para a obtenção do modelo BIM final, composto pelas
componentes arquitetónica e estrutural após cálculo, são analisados os eventuais
conflitos entre elementos do modelo e as opções de apresentação de informação
associada às diferentes componentes do projeto, nomeadamente, as peças desenhadas
do projeto e as tabelas de quantificação de materiais do projeto de estruturas;
No capítulo 7, são apresentadas as principais conclusões do trabalho e são indicadas as
vantagens e desvantagens da adoção da metodologia, tendo por base a aplicação ao
caso de estudo. Finalmente são referidas algumas recomendações para trabalhos
futuros.
4
5
2 CONCEITO E APLICABILIDADE DO BIM
O texto introduz a metodologia imergente na indústria da construção, Building Information
Modelling (BIM), abordando o conceito, a evolução histórica, a aplicabilidade e o nível de
implementação no sector de forma a contextualizar a relevância do presente trabalho no domínio
do cálculo estrutural.
2.1 DEFINIÇÃO DE BIM
Succar (2009) descreve BIM como uma interação de políticas, processos e tecnologias que
conduzem ao estabelecimento de uma metodologia de geração, atualização e manutenção de
todo a informação inerente ao ciclo de vida de uma obra. Considera ainda, uma tecnologia
emergente que requer uma mudança processual na indústria da Arquitetura, Engenharia
Construção e Operação (AECO).
A definição de BIM não é consensual, o BIM pode ser considerado como uma metodologia
que envolve o desenvolvimento da totalidade do projeto e a posterior gestão do imóvel, ou
pode identificar apenas a utilização de inovadores software com avançadas capacidades de
modelação e de organização de informação, de apoio à fase de projeto e a todo o ciclo de vida
da obra. O BIM é um processo, é o conjunto de ferramentas e é, ainda, o produto final, ou
seja, o modelo BIM que é criado por recurso às ferramentas desenvolvidas para apoiar o
processo colaborativo inerente à metodologia BIM.
O organismo International Standardization Organitazion ISO, define BIM, de um modo conciso,
na ISO-29841-1:2010: Building Information Modelling, como uma representação digital de
características físicas e funcionais de uma obra, numa ótica de partilha e com a informação
fiável para a tomada de decisões. Na Figura 2.1 é ilustrada a relação do BIM com os diferentes
estágios do ciclo de vida de uma obra. Assim, o BIM num contexto alargado, engloba as
distintas aplicações, os modos de transferências de informação, a organização de informação
e a componente tecnológica. O BIM, entendido como uma ferramenta, corresponde a um
contexto muito limitado, onde apenas a modelação digital é considerada.
6
Segundo Migilinskas et al. (2013) a adoção do BIM na indústria da construção promove:
O desenvolvimento de uma estratégia para o projeto, construção e gestão de obra
através da utilização de tecnologias de modelação e de simulação de edifícios;
A gestão integrada do fluxo de informação entre os diversos processos, tendo como
base a capacidade de interoperabilidade entre o software, permitindo conceber um
ambiente de trabalho integrado;
A intervenção individual numa equipa colaborativa, descentralizando as
especialidades na definição de soluções de considerável volume e complexidade,
integrando tarefas individuais no processo;
A realização de atividades de manutenção e gestão de operações ao longo do ciclo
de vida da construção de uma forma rápida eficiente e com menores custos.
Succar (2009), apresenta um conjunto de definições de BIM listado na Figura 2.2.
FIGURA 2.1 – O CONCEITO BIM NA NO CICLO DE VIDA DE UMA OBRA (ADAPTADO DE GRAY ET
AL., 2013, GU & LONDON, 2010).
FIGURA 2.2 – DIFERENTES DEFINIÇÕES DE BIM (ADAPTADO DE SUCCAR,
2009).
7
2.1.1 EVOLUÇÃO
O conceito BIM tem, como base genealógica, o início da computação em 1960, a conceção de
traçado bidimensional nas décadas de 1970 e, posteriormente, em 1980, a modelação espacial,
mas considerando, apenas, a componente geométrica, sem o conceito paramétrico relacionado
com as propriedades físicas associadas (Bergin, 2010).
Em 1962, Englebart apresenta uma perspetiva sobre o futuro da arquitetura no seu artigo
Augmenting Human Intellect, relacionado com o uso dos primeiros sistemas de traçado
computacional, “o arquiteto insere uma série de especificações e de informações,
nomeadamente, a espessura de uma parede de betão é de 12 polegadas, de forma a ser
visualizado no ecrã o correspondente modelo geométrico. O arquiteto examina o modelo e impõe
alterações de modo a evoluir para uma estrutura interligada e mais detalhada”. Englebart sugere,
assim, o desenvolvimento do projeto baseado em objetos de manipulação paramétrica e com
base de informação relacionada. Sem o apoio do avanço tecnológico esta ideia era utópica, hoje
é uma realidade no BIM.
Duas décadas depois, em 1982, é concebido, na Hungria, o software de modelação ArchiCAD,
uma das primeiras ferramentas de base BIM. Alguns anos mais tarde é desenvolvido o Revit da
Autodesk contribuindo para uma maior eficiência na implementação do BIM na indústria.
Segundo Bergin (2010) o Revit apresenta uma interface gráfica apelativa e um aspeto intuitivo
baseado em objetos paramétricos com características geométricas e propriedades físicas
associadas.
Inicialmente o BIM era considerado uma tecnologia Computer-Aided Design (CAD) associada
apenas ao traçado e à modelação geométrica espacial (Ford et al., 1995). Assim, nos anos 80 o
BIM significa, somente, a capacidade de criar modelos digitais tridimensionais (3D),
representativos da construção. No entanto estes modelos foram sendo, sucessivamente,
enriquecidos com a informação adicional organizada e incorporada no modelo. A definição atual
de BIM, aparece no início de 2000, com o conceito Single Building Models (SBM), aplicado pelas
empresas de software CAD como a Autodesk, Graphisoft e a Bentley (Smith, Tardif, 2009).
O BIM é, presentemente, considerado como o modo padronizado de modelação e de
representação de informação na indústria da Construção. A evolução tecnológica associada ao
BIM admite, atualmente, uma grande capacidade de integração de software, de diferentes
disciplinas, e a conceção de objetos paramétricos com um elevado volume de informação.
Ao nível internacional, verifica-se uma forte adesão à metodologia BIM por parte das empresas
de projeto e construção. Mais recentemente o modelo BIM, como um repositório de informação
organizada, tem sido utilizado na elaboração de diversas tarefas inerentes à construção, como a
orçamentação ou planeamento. Esta multifuncionalidade do BIM é referida como as várias
dimensões nD/BIM (Migilinskas, Ustinovichius, 2013). A Figura 2.3 apresenta um esquema
cronológico, identificado por Howa e Bjork (2008) relativo ao desenvolvimento do BIM e sua
aplicação ao longo das últimas décadas.
8
2.1.2 FASES DE DESENVOLVIMENTO DO BIM
Tobin (2008), procura classificar as distintas fases de desenvolvimento do BIM por três gerações:
BIM 1.0, BIM 2.0 e BIM 3.0:
A geração BIM 1.0 corresponde, essencialmente, à implementação de programas de
modelação avançada baseada em objetos paramétricos com alguma informação
associada, numa perspetiva de modelador CAD. Esta geração apresenta, como novas
funções, a capacidade de coordenação e de manipulação de informação adicionada aos
objetos (Tobin, 2008). Verifica-se que, ao nível dos gabinetes de projeto, esta ótica ainda
prevalece. Este estágio de implementação do BIM é adotado pelo arquiteto, pois a
ferramenta BIM facilita a manipulação de informação relativa a objetos e espaços e a
coordenação do projeto (Andrade, 2009). O BIM é mais uma ferramenta do que um
processo de trabalho, fundamentado na cooperação de diferentes organizações
profissionais (Tardif, 2006, Smith, el al., 2007). Nesta fase embrionária de
implementação BIM, os processos referentes à análise estrutural ou à obtenção de
medições para projeto, seguem o modelo tradicional de execução. No entanto, estas
atividades como podem ser apoiadas no projeto, são realizadas de um modo mais célere.
A informação de projeto encontra-se concentrada e organizada no modelo BIM.
A geração BIM 2.0 é denominada, por Tobin (2008), como The Big Bang in Reverse.
Esta denominação é uma analogia inversa ao processo de formação do Universo. O
autor serve-se do eufemismo, afirmando que as galáxias de projetistas e de construtores,
que coexistem em conflito, convergem para um ponto comum, aproveitando as
capacidades da tecnologia desenvolvida. Esta geração cria o conceito de plataforma de
interação, para o desenvolvimento do projeto colaborativo e integrado. Neste contexto,
FIGURA 2.3 – CRONOLOGIA DA METODOLOGIA BIM (ADAPTADO DE HOWARD, BJORK, 2008).
UM POSSÍVEL QUADRO DOCUMENTATIVO DO DESENVOLVIMENTO DE BUILDING INFORMATION MODELLING
ANO
PADRÕES
CAD
INTERCÂMBIO DE DADOS
PROGRAMAS DE SOFTWARE
UTILIZAÇÃO EM CASOS PILOTO
Exemplo de projetos
Proprietários
Produtos de modelo
Outros
Diretrizes de propriedade
Padrões – ISO 13567 – Subconjuntos nacionais o
9
são definidos os modelos BIM com várias dimensões, nomeadamente, o modelo BIM 4D
que associa o parâmetro tempo e o modelo BIM 5D que incorpora o custo. Deste modo
são alargadas as competências do BIM, não apenas na elaboração do projeto, mas
também na execução de diferente tipo de tarefas, requeridas durante todo o ciclo de vida
da obra. Esta nova geração é impulsionada pelas entidades governamentais e sectores
privados com o objetivo de incentivar uma maior cooperação entre os diferentes
intervenientes da indústria AEC e obter melhores produtos e de um modo mais célere
(Tobin, 2008). A colaboração entre os elementos da equipa de técnicos envolvidos, num
projeto, requer um elevado nível de interoperabilidade entre sistemas. Este requisito é
fundamental para se atingirem bons resultados com a metodologia BIM. Russel e Elguer
(2008) denominam, este período, como o Next BIM, pois centraliza o controlo e o fluxo
de informação a utilizar no processo de planeamento e de produção do edifício.
Finalmente, na 3ª geração ou, segundo Jernigan (2008), no Big BIM, o processo de
desenvolvimento do projeto é realizado por equipas multidisciplinares, utilizando
modelos integrados, para que o fluxo de informação se efetue de uma forma contínua
sem omissões ou repetição de dados. O BIM 3.0 representa o modelo ideal único em
que toda a construção do edifício é concebida, estudada e planeada de um modo virtual
correspondendo ao protótipo do edifício. O modelo final deve conter uma rede
centralizada e organizada de dados de acordo com as distintas participações para a
formação do modelo BIM, de uma forma colaborativa e em ambiente virtual (Tobin,
2008). Esta geração traduz um conceito BIM mais completo, exigindo dos arquitetos uma
maior capacidade de reunir, filtrar e processar grandes quantidades de informação
(ONUMA, 2007). A metodologia inerente ao projeto BIM impõe significativas mudanças
culturais e de relacionamento entre os profissionais do sector da AEC e no modo como
os dados são arquivados e manipulados para a realização de diverso tipo de atividades,
tendo como base a informação do modelo BIM.
2.2 PROJETO TRADICIONAL
O método tradicional de realização de um projeto baseia-se na informação de desenhos digitais
e em papel e na repetição de informação entre as diferentes partes envolvidas do processo. Na
segunda metade do século XX, os computadores são utilizados por arquitetos e engenheiros na
elaboração do desenho digital e no cálculo estrutural e orçamentação. A nova geração de
ferramentas foi desenvolvida para ser utilizada sob o conceito da metodologia BIM.
O projeto de arquitetura e engenharia é uma tarefa de equipa, na qual participam diferentes
intervenientes: arquitetos, engenheiros, construtores e outros especialistas. A base do projeto é
a documentação gráfica sob a forma de plantas, alçados, cortes e desenhos de pormenor técnico
do edifício. As normas de desenho técnico são seguidas na sua execução e, portanto,
entendíveis pelos membros envolvidos no projeto. De qualquer modo, embora os desenhos
10
representem objetos espaciais, as entidades de traçado são elementos bidimensionais
(segmentos retos ou curvos).
No método tradicional, cada especialista trabalha de uma forma sequencial mas individual, sendo
responsável pela correta execução da sua tarefa. Os sistemas CAD são um recurso habitual no
processo. No entanto, os conflitos entre os componentes de cada projeto de especialidade, as
omissões ou as incorretas interpretações são inevitáveis, reduzindo a qualidade do produto final,
principalmente quando o projeto é complexo e volumoso. A coordenação das especialidades
tem, como principal objetivo, resolver estes mesmos problemas. O recurso a sistemas CAD,
agiliza o processo de verificação através da sobreposição de desenhos das especialidades, no
entanto, o resultado final não é, frequentemente, isento de falhas. Quando num desenho CAD
uma determinada layer, correspondente a uma instalação, é alterada, as modificações impostas
têm de ser introduzidas manualmente nos projetos de arquitetura e, eventualmente, de estruturas
(Czmoch, Pekala, 2014).
A evolução tecnológica alcançada abrange o cálculo estrutural e o apoio ao estabelecimento de
soluções para o projeto de redes de águas, elétricas, de ar condicionado e refrigeração e de
diversos serviços. Tem havido interesse, por parte das empresas de software BIM, em
desenvolver componentes que permitam a interligação de programas computacionais de cálculo
estrutural, como o Robot (Autodesk) ou o SAP2000 (CSI), com os sistemas de modelação BIM.
Nomeadamente, o programa de cálculo Robot Structural Analysis da Autodesk, é um sistema
adaptado a ferramentas BIM. Esta aplicação permite a criação do modelo de estruturas, a
combinação geométrica e discretização das diversas situações de carga. Este tipo de aplicação
possibilita a transposição do modelo para o programa de cálculo de forma a poder proceder-se
ao dimensionamento da estrutura. As aplicações estruturais BIM desenvolvidas permitem ainda
o traçado de desenhos estruturais de dimensionamento e de pormenorização de armaduras ou
de detalhes de ligações metálicas (Czmoch, Pekala, 2014). No entanto, esta tarefa apresenta
ainda bastantes limitações em BIM, como se analisa mais à frente.
Resumindo, o projeto tradicional é apresentado sob a forma de um conjunto de documentos
contendo informação sobre as componentes técnicas relacionadas com a arquitetura, a
implantação, a construção, as instalações e ainda por inúmeros mapas de quantidades ou
estimativas de custos. A perspetiva BIM é conceber todo o projeto na forma de componentes
modeladas em 3D e sobrepostas, associadas a toda a informação relacionada com as
especialidades, e com capacidade de responder nos mesmos formatos, desenhos ou tabelas,
entendíveis por todos os intervenientes no projeto de construção. A modelação paramétrica é a
essência da completa aplicação prática de BIM, pois permite uma rápida geração e sobreposição
de componente e a atualização de todas as especialidades sob a imposição de alterações.
Adicionalmente a utilização BIM admite outros benefícios (Czmoch, Pekala, 2014):
As ferramentas BIM têm capacidade de efetuar a análise de conflitos entre elementos de
duas ou mais componentes do modelo. Esta capacidade é importante na coordenação
interdisciplinar do projeto. No método tradicional, as colisões são identificadas com o
11
auxílio de desenhos sobrepostos de forma a identificar eventuais interseções. A deteção
de colisões em BIM é baseada em algoritmos desenvolvidos pela indústria de jogos de
entretenimento (Czmoch, Pekala, 2014). Os algoritmos de deteção de colisões em BIM
consideram três categorias, pesadas (corresponde à ocupação de dois elementos num
mesmo espaço), leves (alerta que um dado elemento requer um espaço livre envolvente
devendo associar-se uma regra de limitação de espaço com parâmetros do elemento) e
técnicas (admite a associação de algoritmos aos elementos que traduzam a sequência
e planeamento da obra, o número de trabalhadores e o tempo necessário para completar
a fase construtiva). A identificação de colisões entre especialidades é hoje uma dos
benefícios BIM mais reconhecidas na indústria da Construção.
O conteúdo da base de dados do modelo pode ser manipulada para diferentes
propósitos, originando o que frequentemente se designa as “n” dimensões do BIM.
Considera-se a existência do BIM 3D (componente visível do modelo), o BIM 4D
(utilizado no planeamento de construção associando a variável tempo), o BIM 5D
(utilizado na orçamentação associando a variável custos), o BIM 6D (dirigido à uma
manipulação de informação no âmbito da sustentabilidade) e o BIM 7D (aplicado à
gestão de obra onde a base de dados do modelo contem informação detalhada sobre
cada objeto paramétrico do imóvel).
A modelação em BIM é um processo que impõe alterações no modo de trabalho e
consequentemente de comunicação entre parceiros no projeto. A conceção do projeto estrutural,
a sua análise e o estabelecimento de soluções alternativas adequadas à satisfação das
necessidades de arquitetura, corresponde a um processo de custos elevados e de significativo
desperdício de tempo, quando realizado pelos métodos tradicionais.
Com a utilização dos sistemas BIM um modelo 3D preparado por um arquiteto, pode ser utilizado
como apoio a um modelo 3D analítico, a utilizar na análise estrutural e o engenheiro estrutural
pode obter resultados de esforços e/ou deformações em conformidade com a regulamentação
vigente (Czmoch, Pekala, 2014). Contudo, a sequência de transferência de informação entre
sistemas requer um eficiente nível de interoperabilidade.
2.3 INTEROPERABILIDADE
As aplicações computacionais são definidas de forma a executarem tarefas em que a informação
é criada e manipulada nos seus formatos nativos. A indústria da Construção utiliza inúmeras
aplicações sob este conceito, dificultando uma rápida e consistente transferência de dados entre
sistemas. De forma a manter a informação disponível para todas as partes interessadas, como
requerido no ambiente colaborativo BIM, as aplicações necessitam de proporcionar uma eficiente
troca de informação. As ferramentas desenvolvidas para apoiar o projeto BIM, podem admitir
capacidades de geração de dados e de arquivo de informação em formatos universais ou então
considerar apenas a leitura de dados, designados por visualizadores BIM, permitindo a utilização
de dados para diversos fins. Os software de base BIM adotam, normalmente o formato de dados
12
universal Industry Foundation Classes (IFC) (Yang, Zhang, 2006) o qual permite um elevado
nível de interoperabilidade.
Segundo Gallaher (2004) a interoperabilidade é a habilidade dos software de gerir e comunicar
produtos eletrónicos e informação de projeto entre empresas colaboradoras e companhias
individuais, sistemas de projeto, construção, manutenção e processos de negócios.
De forma a corresponder a estas necessidades, as empresas de software dirigem a sua atenção
para a conceção e a melhoria da capacidade de interoperabilidade entre os seus programas. De
acordo com Young (2007) o nível de interoperabilidade alcançado, entre os software de interesse
para o desenvolvimento das atividades numa empresa, influência a tomada de decisão de
envolver ou não o BIM.
Em 1995, a Autodesk organiza uma aliança entre doze companhias de forma a identificar os
benefícios da interoperabilidade, numa perspetiva de uma completa troca de informação entre
diferentes software utilizados na indústria da Construção. Este consórcio engloba os sectores da
engenharia, de construção e de desenvolvimento de software, e a sua associação tem por base
o interesse comum em investir no futuro da indústria da Construção. O grupo é composto pelas
empresas Autodesk, Archibus, AT&T, Carrier Corporation, HOK Architects, Honeywell, Jaros
Baum & Bolles, Lawrence Berkeley Laboratory e Primavera Software. Segundo a associação, o
desenvolvimento de técnicas que garantam uma melhor interoperabilidade entre sistemas é um
investimento comercial e de investigação, devendo adaptar-se e envolver os diversos sectores
da indústria.
Em 1996 é estabelecida, em Londres, a International Alliance for Interoperability (IAI),
englobando representantes da América do Norte, Europa e Ásia. Em 2008 a IAI altera a sua
designação para buildingSMART, por forma a melhor refletir a natureza e os objetivos da
organização. Atualmente, a organização tem parcerias com a Internation Organization for
Standardization (ISO) e a Open Geospatial Consortium (OGC). A sua missão é facilitar a livre
troca de informação com base em formatos padronizados e abrangendo os sectores das
infraestruturas, construção e gestão de todo o ciclo de vida da obra, aumentar o valor do
investimento, o estabelecimento de um projeto colaborativo e promover oportunidades de
crescimento das empresas [W1].
2.4 NÍVEIS DE MATURIDADE DE BIM
Segundo Succar (2009) a maturidade BIM refere-se à qualidade da informação contida no
modelo BIM e, consequentemente à habilidade de se poderem realizar tarefas, utilizando os
dados do modelo. O grau de maturidade BIM, de um dado modelo, está relacionado com a fase
de desenvolvimento do projeto, pois depende do tipo de informação já criada e incorporada no
modelo.
13
Os modelos de maturidade são identificados por níveis associados a requisitos específicos
(Succar, 2009). A literatura não é consensual quanto à avaliação da maturidade BIM e, portanto,
ao estabelecimento de níveis e seus conteúdos. O modelo de maturidade Integrated Building
Information Modelling (iBIM), identifica alvos específicos para a indústria da Construção do Reino
Unido, abrangendo tecnologia, padrões, guias de atuação, classificações e modos de entrega de
documentação (Bew et al., em 2008). Os objetivos a atingir e cada alvo identificado estão
organizados por três níveis de maturidade, como se ilustra na Figura 2.4.
Tal como reporta a Figura 2.4, a cada nível corresponde diferente grau de implementação da
metodologia BIM:
O nível 0 corresponde, essencialmente, à utilização de ferramentas CAD tradicional;
No nível 1 existe um maior cuidado na visualização e manipulação da informação
recorrendo a ferramentas 3D;
A verdadeira adoção do BIM ocorre a partir do nível 2 onde, para além da modelação
geométrica, se recorre a informação paramétrica associada aos objetos;
O nível 3 corresponde à plena adoção do BIM através das valências existentes nos níveis
inferiores, assim como numa partilha da informação, o que corresponde a um
aproveitamento superior da interoperabilidade entre programas.
FIGURA 2.4 – MODELO DE AVALIAÇÃO DE MATURIDADE BIM (ADAPTADO DE BIS, 2011).
Nível 0
Nível 1
Nível 2
Nível 3
Gestã
o d
o c
iclo
de v
ida
14
2.5 PROCESSO COLABORATIVO
A elaboração do projeto requer o envolvimento de especialidades, sendo necessário coordenar
o resultado que congregue todas as valências. A tarefa de coordenação pode ser complexa se o
projeto é volumoso e envolve muitas disciplinas. Na indústria da Construção os intervenientes
são especialistas nos seus sectores, representando as diferentes disciplinas de projeto, com
distinta motivação e diversos objetivos a atingir. Adicionalmente, os profissionais podem
pertencer a distintas empresas que temporariamente colaboram na execução do projeto,
realizando a sua componente específica. Estas parecerias existem apenas durante o
desenvolvimento do projeto. A colaboração envolve, normalmente, um prazo curto relativamente
ao ciclo de vida da obra ou mesmo do projeto. Contudo, as decisões e as ações realizadas por
estas partes, enquanto participantes na equipa de projeto, têm, naturalmente, posteriores
consequências e impõem constrangimentos à atividade de outros participantes, que atuem sobre
as suas soluções (Kalay, 2005).
O processo BIM pretende claramente introduzir um nível elevado de colaboração no trabalho.
Para tal, recorre a tecnologias de modelação em que é possível a sobreposição de componentes,
a utilização da informação do modelo para diferentes objetivos e a identificação do executor de
cada componente do modelo. A modelação BIM é baseada em objetos paramétricos, associados
não só à geometria de cada elemento, mas a um conjunto de informação de propriedades de
materiais e de relacionamento entre elementos, caraterísticas que não são possíveis de
considerar nos desenhos e modelos CAD. As ferramentas BIM facilitam, ainda, a gestão do
projeto e dos processos construtivos, possibilitando a atualização de diferentes versões de
componentes de projeto e a coordenação de toda a informação envolvida no projeto (Kalay,
2005).
Segundo George (2012), num projeto desenvolvido em BIM, a colaboração deve ser
adequadamente coordenada. Deve existir algum investimento de formação e dispêndio de
tempo, para estabelecer relações e interdependências, realizadas através da interface das
ferramentas BIM. O processo colaborativo exige um nível adequado de interoperabilidade. É
essencial para se estabelecer uma eficaz colaboração em BIM, permitir uma fácil transferência
de dados entre membros da equipa de projeto. Os colaboradores podem encontrar-se em
qualquer parte do mundo e utilizarem qualquer tipo de software, desde que tenham a capacidade
de utilizar os ficheiros formatados segundo padrões universais [W2].
2.6 PADRÃO INDUSTRIAL FOUNDATION CLASSES
O padrão Industrial Foundation Classes (IFC) corresponde a uma formato neutro utilizado para
descrever, trocar e partilhar informação relacionada com o sector da Construção. O IFC é
considerado o padrão internacional, registado na International Standardization Organization
(ISO) como ISO16739 [W3]. Com este formato neutro, atualmente, cada membro da equipa de
projeto, deve poder trabalhar sobre o modelo executado por outros, aportando a sua contribuição.
15
No entanto o processo de troca de informação do projeto, por recurso ao IFC apresenta ainda
limitações. A transferência de modelos IFC entre software apresenta ainda, erros de sintaxe e de
semântica devido à ineficiente capacidade de interoperabilidade verificada nos programas
informáticos. Em 2004, o National Institute of Standars and Technology estimou, através de um
estudo, que uma inadequada interoperabilidade provocou cerca de 15,8 mil milhões de custos
anuais desnecessários (Lee et al., 2014).
A investigação BIM atual incide no desenvolvimento de versões de formatos de transferência que
proporcionam uma melhor integridade e correção da informação, de forma a assegurar um bom
nível de interoperabilidade (Lee et al., 2014).
Atualmente, é possível recorrer a diversas ferramentas que permitem reduzir alguns dos erros.
A verificação sintática pode ser realizada pelas aplicações Express Engine e Express Data
Manager, desenvolvidos no âmbito das mais recentes versões de padrões IFC. Como alternativa
pode seguir-se a metodologia apresentada para a validação de ficheiro IFC (Figura 2.5).
Atualmente as especificações do IFC são desenvolvidas e geridas pela buildingSmart
International (bSI).
2.7 FERRAMENTAS DE BASE BIM
Atualmente, existem diversas empresas especializadas no desenvolvimento de software BIM
dirigido às distintas especialidades. A Tabela 2.1 apresenta um conjunto de aplicações BIM
listado por âmbito de ação.
TABELA 2.1 – PROGRAMAS BIM.
Especialidade Programas
Arquitetura Autodesk Revit Architecture
Graphisoft ArchiCAD
Nemetschek Allplan Architecture
GehryTecnologies – Digital Project Designer
Nemetschek Vectors work Arcitect
Bentley Architecture
4MSA IDEA Architectural Design (IntelliCAD)
CADSoft Envisioneer
FIGURA 2.5 – CICLO DE VALIDAÇÃO DE UM FICHEIRO IFC (LEE, EASTMAN, LEE, 2015).
16
Softech Spirit
RhinoBIM (Beta)
Estruturas Autodesk Revit Structure
Bentley Structural Modeler
Bentley RAM, STAAD and ProSteel
Tekla Strucutres
CypeCAD
Graytec Advance Desing
StrucutreSoft Metal Wood Framer
Nemetschek Scia
4MSA Strad
4MSA Steel
Autodesk Robot Strucutral Analysis
Autodesk Revit Structure
Bentley Structural Modeler
Bentley RAM, STAAD and ProSteel
Tekla Strucutres
CypeCAD
Graytec Advance Desing
StrucutreSoft Metal Wood Framer
Nemetschek Scia
4MSA Strad
4MSA Steel
Autodesk Robot Strucutral Analysis
MEP Autodesk Revit MEP
Bentley Hevacomp Mechanical Designer
4MSA FineHVAC + FineLIFT + FineELEC + FineSANI
Gehry Tecnologies – Digital Project MEP Systems Routing
CADMEP (CADduct / CADmech)
Construção Autodesk Navisworks
Solibri Model Checker
Vico Office Suite
Vela Field BIM
Bentley ConstrucSim
Tekla BIMSight
Glue (Horizontal Systems)
17
Syncrho Professional
Innovaya
Sustentabilidade Autodesk Ecotec Analysis
Autodesk Green Building Studio
Graphisoft EcoDesignr
IES Solutions Virtual Environment VE-Pro
Bentley Tas Simulator
Bentley Hevacomp
Design Builder
Gestão de infraestruturas Bentley Facilites
FM: Systems FM: Interact
Onuma System
EcoDomus
Autodesk
Graphisoft
Bentley Systems
Tekla
Nemetschek Vectorworks
A lista apresentada de software permite identificar que grande parte da quota de mercado é
dominada pela empresa Autodesk (responsável pelo Revit e Robot), seguida pela Graphisoft
(detentora do Archicad), Bentley e Nemetschek (que comercializa os programas Vectorworks e
Graphisoft). A Figura 2.6 apresenta num gráfico a distribuição das extensões de ficheiros BIM
utilizadas a uma escala global, agrupadas pelo tipo de programa correspondente.
Segundo Eastman (2011), o Revit apresenta-se como o software mais intuitivo e de fácil
aprendizagem, sendo provavelmente essa a principal razão pela qual é este o programa mais
utilizado a nível mundial. O ambiente de trabalho é organizado e apresenta uma interface
bastante intuitiva para o utilizador. A versão mais recente do Revit inclui um conjunto de
FIGURA 2.6 – QUOTA DE MERCADO DE SOFTWARE BIM (HAMIL, 2013).
18
capacidades destinadas a diferentes especialidades, permitindo o desenvolvimento do projeto
de um modo bastante integrado. O Revit 2016 incorpora as valências de arquitetura, de
estruturas e de serviços. No desenvolvimento do caso de estudo, é utilizado o software Revit,
pois já apresenta alguma implementação no mercado nacional e é, no âmbito educacional um
software de acesso gratuito.
Contudo o ArchiCAD da Graphisoft é considerado o primeiro dos software BIM a ser
comercializado. O ArchiCAD é bastante utilizado na Europa nomeadamente em gabinetes de
arquitetura. A versão mais recente apresenta uma interface bastante intuitiva, mas como não
incorpora nenhum programa orientado para a especialidade de estruturas, tem uma fraca
implementação na área da engenharia. No entanto, o ArchiCAD disponibiliza o seu produto em
duas versões, para Windows e MAC, contrariamente ao que acontece ao Revit que apenas corre
em Windows [W4].
Finalmente, o Vectorswork, da empresa Nemetschek fundada em 1985, apresenta-se como um
software específico de soluções BIM que permite ao projetista desenvolver e comunicar as suas
ideias com eficácia. Segundo a estimativa da empresa, o Vectorworks serve mundialmente mais
de 500 000 clientes, incluindo arquitetos civis e paisagistas e uma variedade de técnicos ligados
ao entretenimento ou à produção. Segundo Debevc (2013), o Vectorworks apresenta uma
interface bastante simples que pode ser ajustada caso o utilizador trabalhe num sistema de
monitores múltiplo. O processo de aprendizagem é facilitado pelos guias tutoriais que a própria
companhia disponibiliza. A modelação é muito semelhante aos outros software BIM, com
comandos bastante intuitivos. A Nemetschek utiliza ficheiros BIM de padrão neutro, garantindo
o elevado nível de interoperabilidade do Vectowork no processo de exportação. Apresenta-se
assim como uma solução interessante para utilizadores que trabalhem no sistema operativo
MAC. Na Figura 2.7 ilustra-se o ambiente do Vectowork, nomeadamente, no processo de
exportação.
A recente versão do Vectorworks 2016 apresenta como grande novidade a aplicação do
Passivahaus para a análise energética em edifícios. O sistema em nuvem associado ao
Vectorworks permite, entre outros serviços, a visualização de modelos e documentos através de
aplicações para IOS e Android, disponíveis em tablets e smartphones [W5] [W6].
19
2.8 IMPLEMENTAÇÃO DA TECNOLOGIA BIM
2.8.1 PANORAMA INTERNACIONAL
A entrega de modelos BIM relativa a projetos de obras públicas é já uma exigência em diversos
países europeus como o Reino Unido, Suécia, Noruega, Finlândia, Holanda ou Dinamarca, e em
Singapura (Taborda, Cachadinha, 2012). Noutros países como a Austrália, Brasil, Japão, Coreia
do Sul e Nova Zelândia foram definidas medidas para acelerar a implementação da metodologia
BIM (Smith, 2014).
O relatório McGraw-Hill Construction (2013) refere que a utilização de BIM apresenta uma
aceleração nos sectores privado e público de forma a recolher benefícios ao nível de rapidez e
eficácia de entrega do projeto, na qualidade do produto e na redução de custos. A Architecture,
Engineering, Consulting, Operations, and Maintenance (AECOM) previu, em 2013, que o
mercado BIM iria crescer dos 1,8 mil milhões de dólares, em 2012, para os 6,5 mil milhões de
dólares em 2020. Um recente impulso na implementação desta metodologia, foi protagonizada
pela recente decisão do Parlamento Europeu, em Janeiro de 2014, em modernizar as regras
públicas europeias de concursos, recomendando a adoção de novas tecnologias, como o BIM.
A implementação da diretiva europeia European Union Public Procurement Directive (EUPPD)
propõe que todos os 28 estados membros devem encorajar o uso de BIM para os projetos a
realizar na União Europeia em 2016. Esta diretiva irá motivar a um curto prazo, um crescimento
da implementação da metodologia BIM em todo o continente europeu (Smith, 2014).
FIGURA 2.7 – AMBIENTE VECTORWORKS EM MAC. EXPORTAÇÃO DE MODELO [W6].
20
Os Estados Unidos é o país líder da implementação de BIM na indústria da Construção (Wong,
2011). A US General Services Administritation (GSA) foi pioneira na implementação do BIM em
projetos públicos. Note-se que a GSA é responsável pela construção e manutenção de todas as
instalações federais nos Estados Unidos. Verifica-se através do gráfico da Figura 2.8, que a
maior utilização de ferramentas BIM neste país é dirigida à visualização. O projeto de arquitetura
é a segunda maior utilização do BIM, seguindo-se a análise de conflitos.
A criação de modelos BIM de arquitetura lidera assim a utilização de ferramentas BIM, tendo
como principal objetivo a estimativa de custos associados a diferentes soluções (Figura 2.9). O
desenvolvimento de modelos estruturais é também um recurso frequente em BIM, tendo menos
expressão a modelação de serviços (MEP).
No Reino Unido, a National Building Specification (NBS), com base num inquérito realizado em
2010, revela que mais de 36% das empresas de sectores ligados ao projeto e construção
contavam em 5 anos utilizar as ferramentas e a metodologia BIM na maioria dos seus projetos
(Figura 2.10).
Relativamente às empresas que já implementaram o BIM, o gráfico da Figura 2.11, ilustra que
mais de 78% confirmam resultados positivos, contrastando com apenas 4% das empresas que
não verificaram vantagens na implementação.
FIGURA 2.8 – UTILIZAÇÃO DE SOFTWARE BIM NA INDUSTRIA DA CONSTRUÇÃO EUA (SATTINENI, 2011).
FIGURA 2.9 – CRIAÇÃO DE MODELOS BIM ESPECIALIZADOS NOS EUA (SATTINENI, 2011).
Projeto/Modelação de arquitetura
Deteção de colisões
Estimativas
Marketing
Projeto/Modelação MEP
Planeamento
Projeto/Modelação estrutural
Visualização
Não aplicável
Arquitetura
MEP
Estrutural
Percentagem
Estrutural
MEP
Arquitetura
21
O governo britânico considerou em 2011, a aplicação da metodologia BIM no seu plano
estratégico para a construção. Em consequência desta diretiva a metodologia apresenta uma
FIGURA 2.10 – INQUÉRITOS SOBRE A UTILIZAÇÃO DE BIM NO REINO UNIDO (ADAPTADO DE
NSB, 2010).
Utiliza BIM
Prevê utilizar
BIM em 1 ano
Prevê utilizar
BIM em 3 ano
Prevê utilizar
BIM em 5 anos
Em todos os
projetos
Na maioria
dos projetos
Numa minoria de
projetos
A adoção de BIM tornou as especificações
tradicionais redundantes na organização
A adoção de BIM foi bem-sucedida
Era preferível não ter adotado BIM
Concorda
totalmente
Tende a
concordar
Não concorda nem
discorda
Tende a
discordar
Discorda Totalmente
FIGURA 2.11 – INQUÉRITO A EMPRESAS ONDE O BIM JÁ SE ENCONTRA IMPLEMENTADO
(ADAPTADO DE NBS, 2010).
22
expressiva implementação nos sectores público e privado [W7]. A Figura 2.12 demonstra a
evolução comparativa da adoção de CAD e do BIM. Verifica-se que a implementação BIM
apresenta um ritmo mais acelerado do que a adoção da tecnologia CAD, nas décadas de 80 e
90.
Finalmente, a Figura 2.13 apresenta um gráfico que ilustra o grau de implementação BIM nas
empresas de diversos países, onde se inclui uma estimativa para o ano de 2015, onde se previa
uma adesão muito significativa, cerca do dobro da percentagem observada em 2013 (McGraw
Hill, 2013).
2.8.2 PANORAMA NACIONAL
O estudo realizado por Venâncio (2015) sobre a implementação do BIM em Portugal, baseado
em 379 inquéritos dirigidos aos sectores da arquitetura, engenharia e construção, confirmam
a fase embrionária do processo no nosso país. No entanto, o meio universitário com base em
cursos e investigação tem abordado a temática BIM, contribuindo para a sua divulgação no
sector da construção, por meio da formação.
FIGURA 2.12 – IMPLEMENTAÇÃO DO BIM NO REINO UNIDO E EUA (HOBOKEN, WILEY, 2011).
FIGURA 2.13 – PERCENTAGEM DE CONSTRUTORAS COM UM ELEVADO NÍVEL DE IMPLEMENTAÇÃO
BIM. DADOS POR PAÍS (NBS, 2010).
23
Já o sector público ainda não reconhece o BIM e os seus benefícios, não havendo qualquer
diretiva obrigatória nesse sentido que motive esse conhecimento. Por sua vez o sector privado
começa a desenvolver algum trabalho na arquitetura, engenharia e coordenação da
construção em BIM. A Figura 2.14 compara o nível de conhecimento do BIM nos principais
sectores da indústria.
A Figura 2.15 ilustra idêntica análise por tipo de entidade ou empresa, onde se pode concluir
que os Donos de Obra e as Câmaras Municipais, não estão ainda consensualizados em
relação ao BIM, e que os projetistas e, ainda, menos as empresas construtoras, reconhecem
as suas vantagens.
No entanto e apesar da ainda fraca implementação, a indústria manifesta algum interesse
especialmente no sector privado (Figura 2.16). Contudo, a ótica mais explorada é a
visualização do projeto 3D, pois permite uma melhor compreensão no apoio à gestão da obra
e na análise de colisões, erros e omissões.
A manutenção do edifício ao longo do ciclo de vida da obra é também, segundo o mesmo
estudo, um dos aspetos particulares que levam ao interesse na metodologia. O inquérito
revela ainda que um fator chave para o aumento da adesão a esta nova forma de trabalhar é
a criação de legislação na área. A Figura 2.17 ilustra os aspetos que os diferentes
intervenientes do sector da construção consideram mais importantes para uma maior adesão
à metodologia BIM.
FIGURA 2.15 – ANÁLISE SOBRE O CONHECIMENTO DO CONCEITO BIM PARA CADA GRUPO DE INQUERIDOS
(VENÂNCIO, 2015).
FIGURA 2.14 – COMPARAÇÃO DOS CONHECIMENTOS BIM EM CADA GRUPO DE INQUERIDOS (VENÂNCIO,
2015).
24
Tal como referido, a comunidade académica, na sua missão de formação e atenta às
inovações tecnológicas, tem sido um importante impulsionador do BIM, ao nível de capacitar
a nova geração de técnicos com conhecimentos BIM. A academia acredita que os novos
profissionais vão ser uma mais-valia na área da indústria da construção num futuro próximo.
A realização de conferências internacionais, em Portugal, sobre esta nova forma de trabalho,
tem tido a participação das universidades portuguesas de Engenharia Civil e Arquitetura. O
evento BIM International Conference teve a sua 1ª edição no Porto em 2013, com a
participação de oradores internacionais especialista no tema. Realiza-se em 2016, já a 4ª
edição. O evento contribui como ponto de encontro e de aprendizagem para todos os
interessados nacionais [W8] [W9].
Adicionalmente a organização nacional Plataforma Tecnológica Portuguesa de Construção
FIGURA 2.16 – ANÁLISE SOBRE A RELEVÂNCIA DA METODOLOGIA BIM PARA CADA GRUPO DE INQUERIDOS
(VENÂNCIO, 2015).
FIGURA 2.17 – ANÁLISE COMPARATIVA POR TIPO DE FORMAÇÃO DOS ASPETOS MAIS IMPORTANTES
PARA UMA MAIOR ADESÃO À METODOLOGIA BIM (VENÂNCIO, 2015).
25
(PTPC) criou um grupo de trabalho com a missão de desenvolver o BIM no sector, e de
promover o estabelecimento de uma normativa que incentive e regularize a adoção de BIM a
nível nacional [W10] [W11].
O Departamento de Engenharia Civil do Instituto Superior Técnico tem sido um impulsionador
da investigação e formação em BIM em Portugal, através da publicação de documentos
científicos e dissertações de mestrado, assim como, na organização de formações em
parceria com a FUNDEC sobre o BIM.
26
27
3 MODELO BIM DE ARQUITETURA
A solução estrutural a desenvolver na elaboração da dissertação é aplicada a um caso de
estudo. Inicialmente é criada a componente arquitetónica do modelo BIM. Este capítulo
descreve o processo de geração do modelo com o recurso à ferramenta de base BIM, o Revit
2015 da Autodesk.
3.1 O CASO DE ESTUDO
O caso de estudo considerado é uma moradia unifamiliar situada em Rio Maior, distrito de
Santarém. O imóvel é composto por três quartos, escritório, sala, cozinha, duas instalações
sanitárias e uma zona para tratamento de roupas e vestíbulos de circulação. A cobertura é
acessível através de uma escada extensível, colocada na zona da cozinha, e prolonga-se
sobre o alpendre orientado a sul.
O edifício selecionado está inserido em zona sísmica, com alguma relevância, e admite uma
dimensão média em planta. A documentação gráfica fornecida referente ao projeto de
arquitetura contém um conjunto de informação útil para o desenvolvimento do modelo e para
a posterior discussão de resultados.
Na criação do modelo BIM foram selecionados os elementos que melhor correspondem, do
ponto de vista estético e funcional, aos adotados pelo arquiteto no projeto. Foram omitidos,
no entanto, alguns detalhes construtivos por não serem relevantes para a presente
dissertação, nomeadamente, pormenores de beirado português associados à cobertura,
dispositivos interiores como eletrodomésticos e os elementos das redes da componente
Mechanical, Electrical, and Plumbing (MEP).
A ferramenta BIM utilizada, o Revit 2015, é um software muito divulgado na indústria da
Construção, e apresenta vantagens a um utilizador experiente em AutoCAD, também da
Autodesk, pois a interface é semelhante. Esta versão do Revit incorpora as três valências,
Arquitetura, Estrutura e Sistemas (Figura 3.1) permitindo, no âmbito do trabalho, a modelação
das duas primeiras componentes. Outro aspeto importante para a seleção do Revit, neste
trabalho, é a capacidade de interoperabilidade que o Revit permite estabelecer com o
programa de cálculo estrutural, o Robot Structural Analysis.
3.2 DEFINIÇÕES INICIAIS
O primeiro passo no processo de modelação, é selecionar, na interface inicial (Figura 3.1), o
menu Arquitetura, seguindo-se a opção Modelo de Arquitetura, e a indicação que se vai criar
um novo projeto. O ficheiro é criado com a extensão .rvt.
28
De seguida, são estabelecidas as configurações de base pretendidas. Assim, na interface relativa
às unidades de projeto (Figura 3.2), acedida a partir do separador Gerenciar, são indicadas as
unidades de medida (metro) e o número de casas decimais (2).
3.2.1 NÍVEIS DE PISOS
Posteriormente, são definidas as cotas para os níveis da moradia. Na modelação paramétrica
dos elementos verticais, os níveis identificados atuam como os limites inferior e superior, em
relação aos quais os objetos modelados ficam associados. As cotas indicadas são obtidas do
projeto de arquitetura fornecido. Os níveis são inseridos sobre uma vista vertical, tal como se
apresenta na Figura 3.3.
FIGURA 3.1 – FASE INICIAL DA CRIAÇÃO DO MODELO.
FIGURA 3.2 – JANELA ASSOCIADA ÀS UNIDADES DE PROJETO.
29
Consideram-se os seguintes níveis: Fundações, Piso 0 e Piso 1. Admitiu-se uma laje de
espessura de 0,20 m e um pé-direito livre de 2,70 m, e que a superfície superior dos
elementos de fundação se situa a 0,40 m abaixo da face superior do piso térreo.
Ao longo do processo de modelação é possível adicionar novos níveis, facilitando a
apresentação do trabalho em desenvolvimento, ficando ao critério do utilizador em que fase
da modelação tais níveis devem ser criados. Alternativamente podem ser colocados todos os
níveis, ocultando, nas diferentes fases de construção do modelo, aqueles que não são
necessários. No presente caso, foram criados posteriormente mais quatro níveis: um relativo
ao piso do alpendre; outro relacionado com o pormenor da base dos pilares arquitetónicos do
alpendre; um associado à cumeeira; um último nível associado ao topo da chaminé.
Quando se pretendem incorporar no modelo a criar diversas componentes como a arquitetura
e as estruturas deve ser efetuada nesta fase, a organização do projeto. De forma a dividir as
vistas do Navegador de acordo com as diferentes especialidades escolhe-se a opção
Discipline (Navegador de Projeto -> Vistas -> Organização do Navegador) tal como se
apresenta na Figura 3.4.
No Revit as vistas atuam como pastas de ficheiros. Assim, é possível compartimentar por
diversas vistas do modelo, a informação relevante para cada disciplina. Quando é selecionada
FIGURA 3.3 – DEFINIÇÃO DOS NÍVEIS DE TRABALHO INICIAIS.
FIGURA 3.4 – ORGANIZAÇÃO DO NAVEGADOR.
30
uma determinada vista é omitida, consequentemente, a informação irrelevante para essa
especialidade. Para a modelação do projeto de arquitetura, e caso se esteja a proceder a uma
alteração, são ocultados os eventuais elementos estruturais. Tal permite uma maior eficiência
no trabalho, facilitando a modelação e a análise de resultados na especialidade.
3.2.2 GRELHA DE ALINHAMENTOS
Finalmente, na fase de preparação da modelação deve ser traçada uma grelha de eixos
auxiliares, correspondentes a alinhamentos dos elementos verticais, de forma a facilitar a
inserção de objetos no modelo. Para o traçado da malha de eixos é selecionado o ícone Eixo,
como se ilustra na Figura 3.5.
Como referido, em relação à definição de níveis, é possível adotar, em qualquer momento do
projeto uma grelha adicional. Numa primeira fase os eixos a considerar devem coincidir com
as paredes exteriores e interiores constituindo uma rede. Esta grelha é, posteriormente
adaptada ao projeto de estruturas. O traçado dos alinhamentos é facilitado pelo intuitivo
funcionamento do Revit que permite definir eixos diretamente através de distâncias entre
elementos. Assim, é possível definir diretamente os seus comprimentos e afastamentos tal
como se ilustra na Figura 3.6.
Adicionalmente para cada vista (planta ou alçado) devem ser definidas as escalas de
visualização dos elementos. No presente caso de estudo, e considerando as dimensões do
FIGURA 3.6 – REPRESENTAÇÃO E DEFINIÇÃO DE ALINHAMENTOS.
FIGURA 3.5 – ÍCONE PARA A CRIAÇÃO DE EIXOS.
31
edifício, adotou-se a escala 1:100 para todas as vistas. Este valor pode ser alterado nas
propriedades de cada vista, tal como se ilustra na Figura 3.7.
Na fase de preparação da modelação, podem ainda ser indicadas as definições iniciais
relativas à informação geográfica, do local em que o imóvel vai ser construído, e, ainda, à
correta orientação dos pontos cardeais sobre o edifício. O Revit permite, assim, definir e
orientar geograficamente o modelo, sem dificultar a modelação. O programa considera a
existência do “Norte verdadeiro”, associado ao ponto cardeal, e o “Norte de Projeto”, o qual
permite manter o modelo centrado, facilitando o seu manuseamento na fase de modelação.
O “Norte de Projeto” fica associado ao alçado norte do projeto. As referências geográficas
podem ser utilizadas, por exemplo, numa análise energética.
3.3 CRIAÇÃO DO MODELO
Estabelecidas as bases da modelação procede-se à criação do modelo BIM de arquitetura.
Este é iniciado pela inserção de paredes, seguindo-se a colocação de janelas, portas,
pavimentos, cobertura e, ainda, outros elementos arquitetónicos.
3.3.1 PAREDES EXTERIORES
Selecionada a vista correspondente ao piso 0 e visualizada a grelha criada, são
representadas as paredes exteriores. No presente projeto admite-se a existência de apenas
um tipo de parede exterior, de 30 cm de espessura, constituída por: pintura e reboco (2cm)
aplicadas pelo interior; dois painéis de tijolo de 11 cm; um espaço intermédio destinado à
FIGURA 3.7 – ALTERAÇÃO DA ESCALA DA VISTA.
32
colocação de uma placa de isolamento e à definição de uma caixa de ar (4 cm); camada
exterior de reboco e pintura (2 cm).
No Revit, previamente à colocação de paredes, é selecionado o tipo de parede pretendido.
As características referidas são atribuídas a um novo tipo de parede, ficando adicionada à
biblioteca de paredes disponíveis. Para a criação do padrão desta parede é necessário aceder
à aba Arquitetura, escolher o item Parede Arquitetónica, selecionar um tipo de parede
existente e proceder à sua adaptação (Figura 3.8).
Criado o tipo de parede exterior com as camadas e os materiais requeridos, são de seguida
definidas as restrições da parede, nomeadamente, os limites de implantação. As paredes
modeladas podem ser modeladas entre dois níveis consecutivos ou, indicando apenas, o
nível inferior e um valor base para a sua altura.
Estabelecidos o tipo da parede exterior e os parâmetros que restringem a sua altura, procede-
se então à sua modelação. O traçado é executado sobre a grelha devendo se considerar que
a superfície exterior do objeto paramétrico de parede fica orientado efetivamente para o
exterior da casa. Para tal, o utilizador define como guia para a localização da parede, o
alinhamento correspondente à camada exterior. Durante o processo de modelação das
paredes exteriores é possível verificar sobre a planta, se a face exterior da parede se encontra
orientada para o lado correto. Embora o trabalho de modelação de paredes seja facilmente
executado sobre a vista em planta, o processo corresponde à criação de um modelo 3D. De
seguida, pode obter-se uma projeção tridimensional do modelo criado até esta fase. A Figura
3.9 apresenta os dois modos de representação.
FIGURA 3.8 – CRIAÇÃO DE PAREDE EXTERIOR.
33
Seguidamente, procede-se à representação da pintura das paredes que é aplicada sobre a
vista correspondente à perspetiva 3D do modelo. Para tal acede-se à aba Modificar, incluída
na barra superior e seleciona-se, na categoria Geometria, a opção Pintura como se ilustra na
Figura 3.10.
Finalmente, define-se o tipo de acabamento, escolhendo o material para a pintura, como se
ilustra na Figura 3.11. A pintura é aplicada sobre as paredes, por seleção, sobre o modelo
3D, das faces a pintar. Considera-se que a face interior da parede é realizada com estuque,
tal como aplicada nas paredes interiores a modelar de seguida.
FIGURA 3.9 – MODELO BIM COM PAREDE EXTERIOR APRESENTADA EM PLANTA E EM PERSPETIVA.
FIGURA 3.10 – DEFINIÇÃO DO MATERIAL A APLICAR NA PINTURA.
FIGURA 3.11 – APLICAÇÃO DA PINTURA.
34
Criadas as paredes exteriores no modelo BIM, pode observar-se que as camadas de
revestimento vão sendo automaticamente adaptadas nas zonas de interseção entre paredes
como se ilustra na Figura 3.12.
3.3.2 PAREDES INTERIORES
É mais simples para o utilizador modelar as paredes interiores, após estar completa a definição
das paredes exteriores no modelo, pois o Revit permite aproveitar a funcionalidade SNAP
semelhante à do AutoCAD. Assim, a localização de paredes pode ser definida em função do seu
afastamento em relação a outros elementos já criados. No presente modelo foram considerados
quatro padrões de parede interior:
Parede interior de 15 cm, aplicada como elemento de divisória entre compartimentos,
constituída por pintura e camada de reboco de 2 cm de espessura, por um painel de tijolo
de 11 cm e por outra camada de reboco e pintura de 2 cm;
Parede interior de 24 cm, com a mesma função mas com uma maior espessura de forma
a envolver os pilares estruturais, constituída por pintura e reboco de 2 cm de espessura,
por um painel de tijolo de 20 cm e por uma nova camada de reboco e pintura de 2 cm;
Parede de 11 cm, destinada a envolver elementos como a lareira ou o armário, dentro
do próprio compartimento constituída por pintura e reboco de 2 cm, fiada de tijolo de 7
cm e nova camada de reboco e pintura de 2 cm,;
Adicionalmente é colocada uma pequena parede de vidro na casa de banho a oeste,
junto ao local do chuveiro, como vem indicado no projeto de arquitetura consultado. A
criação deste tipo de parede é ilustrado na Figura 3.13.
O modelo BIM 3D criado pode ser apresentado numa vista em planta (Figura 3.14) e em
perspetiva (Figura 3.15) podendo analisar-se a correção do processo de modelação em curso.
FIGURA 3.12 – DETALHE DA PAREDE.
35
FIGURA 3.14 – MODELO BIM COM PAREDES EXTERIORES E INTERIORES, REPRESENTADO EM PLANTA.
FIGURA 3.13 – CRIAÇÃO DA PAREDE DE VIDRO.
36
3.3.3 COLOCAÇÃO DE PORTAS E JANELAS
A inserção de portas e janelas no modelo é definida no Revit de um modo bastante distinto em
relação ao AutoCAD. Os modelos são constituídos por objetos paramétricos e a inserção dos
elementos pode ser controlada numa vista em planta, por indicação da parede, na qual vai ser
introduzida, e pelo valor do afastamento em relação a alguma referência, assim como pela
seleção da direção para a qual a porta ou janela abre. É necessário criar, inicialmente os tipos
de porta e de janela que se pretendem inserir no modelo. As portas e janelas utilizadas foram
adaptadas de famílias existentes no Revit e nas bibliotecas acessíveis na página da Autodesk.
A Figura 3.16 ilustra a seleção de um tipo de porta.
FIGURA 3.15 – PERSPETIVA DE MODELO BIM CRIADO.
FIGURA 3.16 – LOCALIZAÇÃO DO ÍCONE DESTINADO À CRIAÇÃO E IMPLEMENTAÇÃO DE PORTAS E JANELAS.
37
As portas e janelas, com portadas, foram adaptadas a partir de famílias existentes de forma a
serem semelhantes às opções consideradas no projeto de arquitetura original. Apresenta-se na
Figura 3.17 o modelo BIM 3D atualizado com as portas e janelas, representado em planta e na
Figura 3.18, duas perspetivas do modelo.
FIGURA 3.18 – PERSPETIVAS DO MODELO 3D CRIADO.
FIGURA 3.17 – PLANTA DO MODELO BIM 3D APÓS A INSERÇÃO DE PORTAS E JANELAS.
38
3.3.4 PAVIMENTOS
Para a modelação dos pavimentos é indicado como referência os níveis considerados no início.
Os níveis correspondem às superfícies superiores dos elementos. Através do separador de
Arquitetura, é selecionada a opção Pavimento Arquitetónico, como se ilustra na Figura 3.19.
Os tipos de pavimento requeridos são adaptados com base em objetos paramétricos existentes
na biblioteca do Revit. No projeto foram considerados dois tipos de pavimento estrutural e cinco
tipos de revestimento. No nível inferior (associado ao Piso 0) é colocado o massame com malha
quadrada, assim como no nível secundário associado ao alpendre. No nível associado ao Piso
1 é colocada a laje de betão armado. Os pavimentos de revestimento são colocados tal como se
refere na Tabela 3.1.
TABELA 3.1 – PAVIMENTO ESTRUTURAL E TIPOS DE REVESTIMENTO.
Utilização de pavimento Composição do
pavimento Espessuras Estrutural Modelo Analítico
Laje de betão armado Betão Armado 20 cm Sim Sim
Massame com malha quadrada Betão armado
10 cm Sim Não
Pavimento interior para sala, quartos, escritório e vestíbulo Madeira e cola 2 cm Não Não
Pavimento impermeável e antiderrapante para I.S. PVC e cola 2 cm Não Não
Pavimento impermeável e antiderrapante para a cozinha e
zona de lavagem
PVC e cola
2cm Não Não
Pavimento para o alpendre Mosaico cerâmico e
cola 2cm Não Não
Camada de revestimento da laje* Reboco e pintura
Não contabilizado Não Não
FIGURA 3.19 – ÍCONE PARA A CRIAÇÃO DE PISOS.
39
No modelo analítico a considerar no cálculo estrutural, apenas a componente referida, nesta
forma de modelação, como estrutura, é posteriormente identificada automaticamente como
elemento da solução estrutural. Assim, no quadro de propriedades do pavimento a colocar no
piso 1, deve considerar-se o elemento como analítico para que, posteriormente, seja incluído no
modelo de cálculo. A Figura 3.20 ilustra a seleção da opção “Estrutural” para o elemento.
A Figura 3.21 apresenta na imagem à esquerda o modelo apenas com o pavimento inferior, e à
direita com a laje do Piso 1 definida.
3.3.5 COBERTURA
A modelação da cobertura é efetuada através da ferramenta Telhado, incluída no separador
Arquitetura. A opção “Telhado por perímetro” requer a indicação, de contorno do edifício em
planta. A informação paramétrica relativa ao material e o valor da inclinação pretendida para o
telhado devem ser indicadas no respetivo quadro de propriedades.
FIGURA 3.20 – PROPRIEDADES ESTRUTURAIS DA LAJE.
FIGURA 3.21 – MODELO 3D COM PAVIMENTO NO PISO TÉRREO E ALPENDRE E COM A LAJE DO PISO 1.
40
O utilizador pode criar a componente cobertura com um maior ou menor grau de pormenorização,
de acordo com o nível de realismo com que pretende apresentar o modelo. Podem ser
adicionados pormenores relativos ao tipo de suporte da telha, ou à colocação do tipo de beirado,
como, por exemplo, o típico beirado português. Uma vez que o âmbito da dissertação é a
componente estrutural, este aspeto não foi considerado. A Figura 3.22 apresenta a cobertura
representada em planta e em 3D.
3.3.6 OUTROS ELEMENTOS
O projeto de arquitetura contém ainda duas chaminés. De acordo com o Regulamento Geral das
Edificações Urbanas (RGEU) o nível superior da chaminé deve situar-se a uma altura superior a
0,50 m acima da cumeeira da cobertura. Assim no modelo definiram-se os bordos deste elemento
com uma altura suficiente para respeitar o regulamento. Neste processo é ocultada
temporariamente a cobertura, é realizada uma abertura da laje do Piso 1, e, de seguida, ativando
novamente a cobertura, é efetuado um recorte sobre este elemento. A execução de uma abertura
é efetuada através da opção Abertura Vertical. Selecionado o elemento que se pretende cortar
é desenhado um retângulo com a área requerida (com o apoio da ferramenta apresentada na
Figura 3.23).
O processo de abertura na cobertura é semelhante, apenas o perímetro da abertura a efetuar
deve ser superior, de forma a contornar o bordo dos elementos da chaminé modelados como
elemento parede que se apoiam na laje de betão.
FIGURA 3.22 – COBERTURA.
FIGURA 3.23 – FERRAMENTA DE APOIO À CRIAÇÃO DE ABERTURAS.
41
O projeto de arquitetura inclui, ainda, o equipamento de cozinha e de casa de banho e
dispositivos necessários à definição do projeto de redes de água e esgoto. Este projeto deve ser
definido sobre os modelos de arquitetura e de estruturas de forma a poderem ser analisados
eventuais conflitos entre os elementos das redes com os elementos estruturais e arquitetónicos.
De forma a completar a componente arquitetónica foram adicionados, no alpendre, um conjunto
de pilares, não estruturais, com função apenas arquitetónica. Para finalizar o modelo os
elementos foram pintados, respeitando o projeto de arquitetura. A Figura 3.24 ilustra a perspetiva
do modelo completo e a Figura 3.25 inclui dois cortes verticais efetuados sobre o modelo. A
Figura 3.26 apresenta a execução de corte sobre o modelo BIM criado, onde é possível observar
as camadas que compõem cada elemento de parede e de pavimento.
FIGURA 3.24 – MODELO 3D DE ARQUITETURA.
FIGURA 3.25 – CORTES DO MODELO.
FIGURA 3.26 – PERSPETIVA DE MODELO COM CORTE.
42
43
4 MODELO BIM DE ESTRUTURAS
Na metodologia BIM, a solução estrutural a definir e o pré-dimensionamento a considerar para
cada elemento, são analisadas sobre o modelo de arquitetura. Este processo de geração do
modelo 3D de estruturas permite que o engenheiro avalie, de um modo claro, as condicionantes
arquitetónicas que deve respeitar, e que vai desenvolvendo na sua solução, evitando conflitos
entre as duas especialidades.
Previamente à elaboração do modelo BIM de estruturas, é necessário considerar os critérios de
dimensionamento a adotar, a regulamentação a seguir, os materiais a utilizar, a constituição dos
elementos e o tipo de condicionantes e restrições a impor de forma a obter um adequado
pré-dimensionamento da estrutura.
Definida uma solução e estimadas as dimensões da secção de cada elemento da estrutura, é
criado um primeiro modelo estrutural provisório que, após a realização do correspondente cálculo
estrutural, pode ser alterado. Assim, depois de definido o modelo analítico, por recurso ao
software Revit 2015, da Autodesk, este é exportado para o programa de cálculo estrutural, o
Robot 2015, também da Autodesk e procede-se à determinação de esforços e tensões nos
elementos. No Robot é verificada a segurança e são obtidos os valores de deslocamentos e
deformações, procurando garantir um bom comportamento em serviço. Posteriormente, a
componente de estruturas do Revit, acrescida de aplicações específicas, permite a
pormenorização de armaduras dos elementos de betão armado, completando a etapa de
dimensionamento da estrutura.
4.1 CRITÉRIOS DE DIMENSIONAMENTO
O engenheiro projetista analisa a arquitetura que lhe é fornecida e define uma solução estrutural,
que respeite os pressupostos estéticos e funcionais definidos na arquitetura. Na ótica do dono
de obra, o produto deve apresentar um custo mínimo para os requisitos de qualidade exigidos.
A solução estrutural a estabelecer deve proporcionar facilidade e celeridade construtiva,
minimizando o custo relativo ao material a utilizar. A solução considerada para o caso de estudo
admite:
Um sistema porticado de vigas e pilares, acomodado nas paredes exteriores, de forma
a facilitar o cálculo estrutural e contribuir para um bom comportamento resistente ao
sismo;
Uma laje fungiforme, de modo a não introduzir alterações de natureza estética, pois
algumas das paredes interiores não estão alinhadas.
44
4.1.1 REGULAMENTAÇÃO
Para o cálculo do modelo estrutural e respetiva verificação de segurança foram seguidos os
seguintes regulamentos:
Eurocódigo 0: Bases para o projeto de estruturas, 2002 (EC0);
Eurocódigo 1: Ações em estruturas, 2002 (EC1);
Eurocódigo 2: Projeto de estruturas de betão armado, 2004 (EC2);
Eurocódigo 8: Projeto de estruturas para resistências aos sismos, 2009 (EC8).
4.1.2 MATERIAIS E AÇÕES
Admite-se que os materiais estruturais a utilizar são o betão C30/37 e o aço A500NR,
caraterizados pelas propriedades elásticas e mecânicas listadas na Tabela 4.1.
TABELA 4.1 – PROPRIEDADES DO BETÃO C30/37 E DO AÇO A500NR.
Betão C30/37
fck [MPa] 30
fck,cubo [MPa] 37
fcm [MPa] 38
fctm [MPa] 2,9
fctk,0,05 [MPa] 2
Ecm [GPa] 33
As ações a considerar respeitam as cargas permanentes, a sobrecarga e ainda a ação sísmica.
No BIM, o peso próprio da estrutura é automaticamente adicionado ao elemento identificado,
como elemento estrutural. As informações para cálculo são assim obtidas através da informação
paramétrica dos objetos, nomeadamente o volume e peso específico do material. As restantes
cargas permanentes podem também ser automaticamente associadas ao modelo de cálculo, se
o nível de detalhe da modelação efetuada tiver sido elevado.
As restantes cargas devem ser criteriosamente adicionadas. Assim, podem ser consideradas
duas alternativas; as cargas são colocadas diretamente no Revit, ficando associadas ao modelo
BIM de estruturas; as cargas são adicionadas, posteriormente, ao modelo de cálculo no Robot.
As duas opções apresentam vantagens e desvantagens. A colocação direta das cargas no
modelo BIM, enrique o conceito de modelo único centralizador, mas como o Revit apresenta
ainda bastantes limitações no processo de transferência de dados, a passagem de cargas para
o modelo de cálculo estrutural não é total, acabando a informação por ficar fragmentada.
Opta-se, então por admitir que a definição das cargas e combinações para cálculo se realiza
totalmente no programa de cálculo estrutural. Posteriormente, é possível avaliar se a
interoperabilidade entre os programas permite um correta integração desses dados para o
Aço 500NR
fyk [MPa] 500
Es [GPa] 210
yd [10-3
] 2,18
45
modelo BIM, ou seja, se a transposição de informação do Robot para o Revit, se realiza de uma
forma eficiente.
As ações e as combinações definidas na regulamentação EC0 e EC1, são consideradas no
cálculo estrutural. São contabilizadas como cargas permanentes, as ações associadas ao peso
próprio da estrutura (PP) e ao peso de todos os materiais não estruturais, nomeadamente, em
relação à laje, o revestimento. Esta segunda parcela é denominada de restante carga
permanente (RCP) e os seus valores estão listadas na Tabela 4.2.
TABELA 4.2 – RESTANTE CARGA PERMANENTE A CONSIDERAR NO DIMENSIONAMENTO DA LAJE.
RCP
Revestimentos [KN/m2] 1,50
Cobertura [KN/m2] 2,00
Para o piso da laje, no que concede ao revestimento, foram admitidos os valores usualmente
aplicados no pavimento, e para a cobertura admitiu-se que é constituída por um sistema de telhas
com ripado de betão apoiados em muretes de alvenaria. Os valores foram retirados dos textos
de apoio às disciplinas de Betão Armado e Pré-esforçado do Instituto Superior Técnico [27].
Em relação à sobrecarga a aplicar, foi adaptado o valor de 2,00 KN/m2, definido na tabela 6.1 e
6.2 do EC1, considerando conservativamente, que o desvão é acessível e de categoria A.
A ação sísmica foi definida de acordo com o EC8 e o correspondente anexo nacional. Os
parâmetros requeridos para a atribuir valores à ação sísmica são: identificação do espectro de
resposta para o tipo de sismo a considerar; as condições do terreno; o zoneamento do território
para definição da aceleração máxima do terreno; e os coeficientes de importância associados à
estrutura. A Tabela 4.3 resume a informação considerada.
TABELA 4.3 – PARÂMETROS PARA DEFINIÇÃO DA AÇÃO SÍSMICA.
Sismo 1 Sismo 2
Zona (Rio Maior) Z 1.5 Z 2.3
Classe de importância 1 1
Tipo de Terreno C C
agr (m/s2) 0,60 1,70
ag (m/s2) 0,60 1,70
Smax 1,60 1,60
TB [s] 0,10 0,10
TC [s] 0,60 0,25
TD [s] 2,00 2,00
Considerou-se ainda que o edifício a projetar apresenta classe de ductilidade alta (DCH). Para o
cálculo do coeficiente de comportamento e de acordo com o EC8, admite-se a regularidade em
altura mas não em planta, assim como as condicionantes devido à natureza fungiforme da
solução estrutural (Quadro 5.1 do EC8).
46
Adicionalmente, para uma correta definição da ação sísmica, foram considerados os efeitos de
torção no edifício, nomeadamente, através da excentricidade mais desfavorável, identificada
através da análise do modelo de cálculo estrutural. Para tal foram criadas combinações de
diferentes excentricidades negativas e positivas para ambas as ações sísmicas.
4.1.3 SOLUÇÃO ESTRUTURAL
De acordo com os valores recomendados nos textos de apoio às disciplinas de Betão Armado e
Pré-esforçado, o pré-dimensionamento dos elementos estruturais deve admitir as seguintes
relações apresentadas na Tabela 4.4.
TABELA 4.4 – RELAÇÕES UTILIZADAS PARA O PRÉ DIMENSIONAMENTO DOS ELEMENTOS.
Altura da laje hl = L/30
Altura da viga hv = L/12
Esforço Normal reduzido ≤
Tensão na sapata atuante ≤ admissível
Em relação aos pilares é, ainda, verificado o punçoamento nos locais em que a laje tem atuação
fungiforme. Assim, estabeleceram-se as dimensões estruturais de acordo com a Tabela 4.5.
TABELA 4.5 - DIMENSÕES DOS ELEMENTOS ESTRUTURAIS PRÉ-DIMENSIONADOS.
Elementos Dimensões
Laje L1: h = 0,20 m
Vigas VL: h = 0,40 m; b = 0,20 m
Pilares P1: h = 0,20 m; b = 0,20 m
P2: h = 0,25 m; b = 0,25 m
Sapatas S1: 1,10 x 1,10 x 0,40 m
S2: 0,80 x 0,80 x 0,40 m
Vigas de Fundação VF: h = 0,20 m; b = 0,40 m
4.2 GERAÇÃO DO MODELO
Estabelecido o pré-dimensionamento dos elementos estruturais a considerar, procede-se à
criação do respetivo modelo BIM. O processo de modelação envolve a definição e a inserção de
objetos paramétricos no modelo, a verificação de erros e conflitos e a preparação do modelo
para exportação.
47
A colocação dos elementos pré-dimensionados segue a sequência: pilares, vigas, sapatas, lintéis
e laje. Inicialmente é apresentada a grelha de alinhamentos criada e é selecionada a opção
Estrutura na barra superior da interface do Revit. A Figura 4.1 ilustra a janela de trabalho.
4.2.1 PILARES
A implementação de pilares é efetuada sobre a grelha adotada. Para a inserção de um elemento
acede-se ao separador Estrutura, seguido do ícone Coluna. É selecionada a família do pilar
correspondente a betão armado, família “M_Concreto-Retangular-Coluna”, e são indicados os
limites da sua extensão. Para o caso de estudo foram criados os pilares definidos no pré-
dimensionamento, P1 (b = 0,20 h = 0,25 m) e P2 (b = h = 0,25 m). A Figura 4.2 ilustra a atribuição
da dimensão da secção quadrada do pilar P2.
A orientação do pilar de secção retangular P1 pode ser alterada, ficando as dimensões
associadas aos eixos pretendidos, não sendo portanto necessário criar outro elemento tipo. O
material dos elementos estruturais é o betão C30/37, como referido no capítulo anterior. Esta
informação deve ser associada aos pilares criados, através do correspondente quadro de
propriedades dos materiais (Figura 4.3). No mesmo quadro é também possível alterar o valor do
recobrimento das armaduras. Embora seja possível considerar outro tipo de parâmetros de
âmbito estrutural é preferível definir a restante informação no programa de cálculo com uma
maior precisão.
FIGURA 4.2 – PROPRIEDADES DO PILAR P2.
FIGURA 4.1 – JANELA DE TRABALHO DE ESTRUTURAS.
48
A Figura 4.3 identifica, ainda, associado ao pilar P2, a opção Ativar o modelo analítico, permitindo
considerar o elemento como componente resistente. Esta opção permite a transposição de
informação paramétrica necessária para a criação de um modelo de elementos finitos no
programa de cálculo estrutural.
Tendo por base as secções admitidas e as condicionantes arquitetónicas, definiram-se os pilares
ilustrados na Figura 4.4.
FIGURA 4.4 – DISTRIBUIÇÃO DE PILARES NO MODELO.
FIGURA 4.3 – PROPRIEDADES COM INFORMAÇÃO DOS NÍVEIS DE IMPLEMENTAÇÃO.
49
4.2.2 VIGAS
Como referido no pré-dimensionamento a habitação admite um sistema vigado no seu perímetro.
A disposição das vigas é realizada com o auxílio da mesma grelha. No separador Estruturas,
seleciona-se o ícone Viga. A família de elemento selecionado é “M_Concreto-Viga retangular”,
referente à viga em betão armado. Procede-se à criação de dois tipos de viga: a colocar sobre
os pilares, designada por VL, e com uma seção transversal de b = 0,20 m e h = 0,40 m, e a
colocar na fundação, identificada por VF, com idêntica secção (Figura 4.5).
A modelação da viga superior é apoiada pelas capacidades de atração para pontos de referência
dos pilares. O processo de modelação no Revit, é assim bastante intuitivo tendo-se definido um
elemento viga entre cada dois pilares consecutivos e em relação ao nível superior dos pilares. O
modelo analítico deve também ser considerado ativo para este elemento estrutural. Apresenta-
se na Figura 4.6 as propriedades de posicionamento geométrico da viga. A Figura 4.7 apresenta
o sistema de vigas superiores, VL, representado em planta e numa perspetiva do modelo 3D.
FIGURA 4.6 – PROPRIEDADES DO ELEMENTO VIGA.
FIGURA 4.5 – PROPRIEDADES DA VIGA ADOTADA.
50
A modelação de vigas contínuas foi considerada segmentada entre pilares, e, assim, o programa
de cálculo considera que cada troço corresponde a uma situação simplesmente apoiada. É então
necessário, no modelo analítico, impor restrições cinemáticas ao modelo BIM, para que o
programa de cálculo assuma uma efetiva continuidade de esforços.
Alternativamente, poderiam ser modeladas vigas contínuas, no entanto, a opção adotada, reduz
erros e conflitos no processo de exportação de informação do Revit para o Robot. Caso as vigas
sejam modeladas como contínuas no Revit, verifica-se na exportação, erros, como por exemplo,
a introdução de libertações aleatórias em zonas onde tal não foi definido.
4.2.3 FUNDAÇÕES
Para a definição das fundações acede-se à opção Fundação, incluída no separador Estruturas.
No caso de estudo foram admitidas fundações isoladas. A família selecionada é a sapata
retangular. Os elementos são interligados por vigas de fundação, que têm a função de solidarizar
a estrutura em caso de assentamentos, e de resistir a esforços referentes à ação sísmica. O
conjunto destes elementos de fundações conferem um melhor comportamento da estrutura em
serviço, nomeadamente, quando são verificados assentamentos diferenciais. Os valores
definidos para as sapatas são os calculados no pré-dimensionamento, e que se apresentam na
Tabela 4.6. Apresenta-se, também, na Figura 4.8 o grupo de ícones associados à modelação
das fundações.
TABELA 4.6 – DIMENSÕES DAS SAPATAS.
Elemento Dimensões
Sapatas S1: 1,10 x 1,10 x 0,40 m
S2: 0,80 x 0,80 x 0,40 m
FIGURA 4.7 – DISTRIBUIÇÃO DE VIGAS NO MODELO.
51
A atribuição de dimensões a cada elemento e a associação de propriedades é semelhante ao
referido para os elementos anteriores. Apresenta-se na Figura 4.9 a planta de fundações e na
Figura 4.10 uma perspetiva da constituição do modelo 3D de estruturas. O nível superior das
sapatas e lintéis foi referenciado em relação ao nível inicialmente designado por fundações (base
dos pilares).
FIGURA 4.8 – OPÇÃO DE MODELAÇÃO DE SAPATAS.
FIGURA 4.10 – MODELO ESTRUTURAL ATÉ À PRESENTE FASE.
FIGURA 4.9 – PLANTA DE FUNDAÇÕES.
52
4.2.4 LAJE
A laje estrutural é uma componente que já foi modelada no processo de construção do modelo
de arquitetura. Nesta fase deve ser permitida a sua visualização e ser selecionada a opção
modelo analítico. A Figura 4.11 ilustra esta fase do modelo estrutural.
É interessante verificar que o Revit sobrepõe a laje ao elemento viga, ou seja considera a partilha
de informação geométrica entre os dois elementos tal como é possível verificar no quadrado
assinalado a vermelho da Figura 4.10, e em detalhe na Figura 4.12. Tal ocorre sempre que dois
elementos possuam características idênticas, com a sua função e o material constituinte. Apenas
a informação relativa à zona da viga não concorrente com a laje é visível. Alternativamente é
possível admitir o limite da laje fora do interior das vigas. Do ponto de vista estrutural as soluções
são idênticas, diferindo apenas do tipo de apresentação para o utilizador. No caso de estudo
como a laje se encontra em consola em todo o contorno excedendo as vigas, optou-se por
desenhar um único elemento para a laje mantendo-se esta representação. É também possível
alterar a ordem de união dos elementos, esta solução é aliás utilizada posteriormente aquando
da elaboração do desenho de pormenorização da viga analisada.
FIGURA 4.11 – MODELO ESTRUTURAL COM ELEMENTOS A CALCULAR.
FIGURA 4.12 – CORTE DEMONSTRATIVO DA SOBREPOSIÇÃO DA LAJE SOBRE A VIGA.
53
4.2.5 OUTROS ELEMENTOS ESTRUTURAIS
O projeto de estruturas deve, ainda, considerar a existência de outros elementos estruturais
secundários que não são exportados para o programa de cálculo. São elementos que não são
alvo de dimensionamento, mas que estão relacionadas com as boas práticas construtivas.
Inserem-se neste caso o massame estrutural do piso térreo e do piso do alpendre. Estes
elementos adicionais apresentam-se na Figura 4.13.
4.2.6 MODELO ANALÍTICO
O modelo criado tem uma aparência de envolvente geométrica 3D, mas como é composto por
objetos paramétricos com identidade de elemento estrutural, permite, que o Revit, discretize cada
um dos elementos, de forma a obter a sua representação composta, apenas, pelo seu eixo (vigas
e pilares) ou superfície média (laje). Ou seja, o modelo geométrico da estrutura é transposto para
o formato de modelo analítico. Para tal é soliticada ao sistema a obtenção de uma vista 3D em
que apenas a geometria analítica do modelo é apresentada (Figura 4.14).
FIGURA 4.13 – PERSPETIVA DO MODELO INCLUÍNDO MASSAME DO PISO TÉRREO E DO ALPENDRE.
FIGURA 4.14 – MODELO ANALÍTICO DA ESTRUTURA.
54
Sobre o modelo analítico o projetista efetua uma intuitiva análise visual, seguida da analise de
consistência do modelo. Para a verificação do modelo analítico, acede-se ao separador Analisar
e escolhe-se a opção “Verificação de Consistência do Modelo Analítico”, incluída na barra
apresentada na Figura 4.15.
Verificada a correção do modelo analítico é necessário colocar a informação referente às
condições de apoio da estrutura. As condições de apoio da estrutura podem ser definidas no
Revit ou, posteriormente, no programa de cálculo estrutural. Como o programa de cálculo está
mais orientado para a análise da estrutura, apresenta uma gama mais diversificada de opções
referentes a restrições de apoio, nomeadamente, os apoios do tipo rígido e semirrígido. A
definição de condições de apoio e de casos de cargas, diretamente no programa de cálculo, é
mais vantajoso pois elimina o problema da perda de informação decorrente da ineficaz
capacidade de interoperabilidade que ainda se pode verificar entre estes dois programas.
Regista-se que na passagem deste tipo de informação para o Robot ocorrem erros, obrigando a
um esforço adicional de verificação. Assim no presente trabalho optou-se por definir as condições
de apoio e as cargas e combinações no software de cálculo estrutural.
4.2.7 TRANSFERÊNCIA DO REVIT PARA O ROBOT
Após a fase de verificação, o modelo está completo, podendo proceder-se à sua exportação para
o programa de cálculo. Como os programas, Robot e Revit pertencem ambos à empresa
Autodesk, apresentam vantagens do ponto de vista da interoperabilidade. A exportação do
modelo é, assim, um processo quase imediato. Na barra Analisar do Revit, é indicada a opção
de exportação do modelo para o Robot. A Figura 4.16 ilustra o respetivo ícone e as ações de
verificação do código de armadura e de um vínculo ao software Robot, que devem ser efetuados.
Efetuada a importação do modelo pelo Robot é visualizada na janela do programa de cálculo, o
modelo estrutural (Figura 4.17). O modelo importado contém a totalidade da informação analítica
associada aos elementos estruturais, nomeadamente, a geometria dos elementos estruturais, o
tipo de materiais estruturais e as grelhas auxiliares definidas no Revit.
FIGURA 4.15 – ÍCONE DE FERRAMENTAS DO MODELO ANALÍTICO.
55
FIGURA 4.16 – EXPORTAÇÃO DO MODELO DO REVIT PARA O ROBOT.
FIGURA 4.17 – MODELO INTEGRADO NO PROGRAMA DE CÁLCULO ROBOT.
56
57
5 CÁLCULO ESTRUTURAL
Após a importação do modelo estrutural pelo programa de cálculo Robot, procede-se, neste
sistema, à verificação da sua consistência. Posteriormente, são definidas as cargas e
combinações e é realizado o cálculo de esforços e a determinação das deformações, de forma
a validar a geometria dos elementos. No programa de cálculo é ainda possível realizar a
pormenorização da maioria das armaduras dos elementos estruturais. Concluída a
pormenorização é necessário enviar a informação, criada no Robot, para o Revi. Neste sistema
a pormenorização é complementada e são efetuadas correções nos elementos estruturais não
definidos no programa de cálculo estrutural, bem como à correção dos elementos onde se
verifique que a exportação de informação não tenha decorrido com o detalhe necessário.
5.1 DEFINIÇÕES INICIAIS
A utilização do Robot requer que inicialmente sejam verificadas as condições básicas do
software, nomeadamente, as unidades. Para tal, acede-se ao menu Preferências de Trabalho e
seleciona-se o metro, como a unidade padrão de trabalho, a regulamentação a utilizar e os
materiais a considerar. Finalmente, adotam-se os materiais como definidos no pré-
dimensionamento. No caso de estudo, adotaram-se as normativas europeias EC0, EC1, EC2 e
EC8, tal como se apresenta na Figura 5.1.
FIGURA 5.1 – DEFINIÇÃO DA REGULAMENTAÇÃO E MATERIAIS.
58
5.2 VERIFICAÇÃO DO MODELO ESTRUTURAL NO ROBOT
De seguida, procede-se ao cálculo estrutural considerando as combinações de cargas requeridas
na verificação de segurança da estrutura. Inicialmente é efetuada uma verificação em relação a
informação que foi transferida, associada aos elementos paramétricos, e que seja requerida no
cálculo estrutural. Por exemplo, a Figura 5.2 lista as caraterísticas de uma viga VL, de secção
0,20 x 0,40 m2. As dimensões geométricas podem ser observadas acedendo ao ícone ilustrado.
Como referido, as cargas e combinações são aplicadas no programa de cálculo. Assim, são
aplicadas à estrutura as cargas apresentadas no item 4.1.2, através dos ícones de aplicação de
cargas apresentados na Figura 5.3.
Em relação ao peso próprio dos elementos é possível utilizar a informação exportada do Revit,
desde que se tenha verificado que os materiais e as dimensões geométricas estão corretamente
definidos.
FIGURA 5.2 – PROPRIEDADES DE UMA VIGA ESTRUTURAL NO PROGRAMA DE CÁLCULO.
FIGURA 5.3 – APLICAÇÃO DE CARGA À ESTRUTURA.
59
Como nas condições iniciais de uso, se selecionou o Eurocódigo 2, é aplicada esta
regulamentação na definição das combinações de cargas. Assim, considerou-se a combinação
fundamental para o Estado Limite Último (g = 1,35, q = 1,50) e a combinação quase permanente
para o Estado Limite de Utilização (g = 1,00 q = 0,30).
A definição da ação sísmica baseia-se nos fundamentos apresentados em 4.1.2. Foram
considerados, na análise, os modos de vibração que contam, nas duas direções ortogonais em
planta, com um acumulado mínimo de 90% de participação da massa. São definidos os dados
referentes à zona sísmica, do tipo de solo, dos coeficientes de importância e o coeficiente de
comportamento. É necessário, ainda, avaliar o efeito da torção acidental, a qual se desenvolve
segundo as direções X e Y, relativas a excentricidades positivas e negativas. Foram analisados
4 casos de carga, 2 em cada direção, respetivamente, para cada ação sísmica. Considerou-se,
ainda, como contributo para a massa, a combinação quase permanente.
Identificado o tipo de ação sísmica e o efeito de torção acidental mais condicionante, assumiu-
se uma combinação direcional do tipo Complete Quadratic Combination (CQC) uma vez que de
acordo com o EC8, os modos são considerados dependentes entre si (como ilustra a Tabela
5.1).
TABELA 5.1 – MODOS DE VIBRAÇÃO CONDICIONANTES DA ESTRUTURA.
Frequência
(Hz)
Período
(s)
Rel.mas.UX
(%) Rel.mas.UY (%) Tj/Ti
Tj/Ti
Limite
1,86 0,54 0,03 99,78 0,91 0,90
2,05 0,49 80,38 99,87 0,94 0,90
2,18 0,46 99,99 99,94 CQC CQC
Definidas as combinações, procede-se a análise dos esforços e das deformações do modelo, de
forma a validar o pré-dimensionamento estabelecido e a modelação estrutural. A Figura 5.4
apresenta a distribuição de momentos fletores originados na laje para a combinação ELU. O
Robot convenciona os momentos que atuam em relação ao eixo dos xx, como mxx, ou seja o
vetor momento apresenta-se na direção dos eixos xx. Tal convenção é contrária ao que ocorre
noutros programas de cálculo, ou na metodologia clássica para placas e lajes, na qual mxx diz
respeito aos momentos atuantes ao longo do eixo xx (vetor segundo a direção y). Para facilitar a
interpretação direta dos valores, assume-se na dissertação a convenção adotada pelo programa.
Apresentam-se esquematicamente os esforços obtidos relativos à combinação ELU para as
vigas (Figura 5.5) e para os pilares (Figura 5.6).
60
FIGURA 5.6 – ESFORÇO NORMAL ATUANTE NOS PILARES PARA A COMBINAÇÃO FUNDAMENTAL ELU.
FIGURA 5.5 – CAMPO DE MOMENTOS ATUANTES NAS VIGAS.
FIGURA 5.4 – CAMPO DE MOMENTOS ATUANTES NA LAJE SOBRE O EIXO DOS XX.
61
O cálculo efetuado permite verificar se o pré-dimensionamento efetuado foi adequado. Ao
contrário do que acontece no método tradicional, a verificação de segurança é realizada no
Robot, com o recurso a aplicações complementares, designadas por extensões ao programa.
Interessa no entanto e para já garantir nesta fase a viabilidade da geometria dos elementos.
O Robot permite calcular a envolvente de esforços para os casos de carga sísmica e
fundamental. Assim, é facilitado o processo de verificação de segurança dos elementos. O
programa apresenta, ainda, a capacidade de determinar a área de secção de armaduras de
acordo com as condições definidas pelo Eurocódigo e as especificadas pelo projetista. Por
exemplo, é possível indicar os diâmetros, o espaçamento entre varões, o tipo de emenda, o
ângulo de dobragem, etc. Com o apoio desta ferramenta procede-se ao cálculo e
pormenorização de armaduras para os elementos, laje, vigas e pilares.
Em relação às fundações o programa não tem a capacidade de pormenorizar elementos do tipo
sapatas ou parede. Assim, adota-se, para o caso de estudo, uma análise simples que é efetuada
no Revit, tendo por base uma metodologia tradicional apoiada no entanto pelo modelo gerado.
Pode então apontar-se esta dificuldade como uma limitação ao processo integrado Revit/Robot.
No entanto, é possível calcular o número e a quantidade de armadura necessária para as vigas
de fundação, como se descreve no item 5.3.4.
5.3 VERIFICAÇÃO DA SEGURANÇA E PORMENORIZAÇÃO DE ARMADURAS
Analisado o modelo estrutural transposto do Revit para o Robot e verificada a sua consistência
procede-se à verificação de segurança de estruturas. O processo de cálculo automático requer,
por parte do utilizador, uma constante análise da consistência da informação, nomeadamente,
através da comparação de resultados obtidos através do modelo e de métodos simplificados,
sendo assim necessária sempre, uma correta compreensão dos dados envolvidos. Verifica-se
que para alguns elementos estruturais, o seu dimensionamento pode realizar-se, de um modo
mais automático, notando-se alguma limitação noutros elementos. Assim, para as lajes, vigas e
pilares, os resultados ao nível do cálculo de armaduras, são satisfatórios, mas a transposição
desta informação, para o Revit, é muito limitada, pois o nível da capacidade de interoperabilidade
Robot/Revit, é baixo. Em relação às sapatas, o Robot permite a verificação apenas dos esforços
atuantes, devendo o utilizador efetuar a verificação de segurança, através de métodos mais
tradicionais, tendo, no entanto, por base as envolventes de esforços obtidas no modelo
computacional.
Apresentam-se, de seguida, os cálculos realizados, de acordo com a regulamentação adotada,
para todos os elementos estruturais. As considerações referidas justificam as opções adotadas
no dimensionamento da estrutura do caso de estudo.
62
5.3.1 LAJE
A laje é calculada tendo em consideração as combinações para as ações definidas em 4.1.2 e
que estão listadas na Tabela 5.2. A Figura 5.7 apresenta a interface do Robot, onde são indicadas
as condições de cálculo da armadura na laje
TABELA 5.2 – COMBINAÇÕES DE CARGAS UTILIZADAS PARA VERIFICAÇÃO DA SEGURANÇA.
Nº Combinação Nome Tipo
4 ELU 1,35 (PP + RCP) + 1,5 S
5 ELS 1,00 (PP+RCP) + 0,3 S
26 Sísmica 1,00 (PP+RCP) +0,3 S + Sismo T2
No cálculo de esforços, a laje foi discretizada numa malha reticulada de elementos finitos de
superfície, com cerca de 0,50 m de lado. O Robot permite definir automaticamente o valor da
armadura necessária para cada elemento com base num conjunto de parâmetros,
nomeadamente, o tipo de material utilizado e propriedades, o método de análise da laje e o
recobrimento aplicado. A Figura 5.8 apresenta uma sequência de janelas do Robot relativas à
pormenorização de armaduras. Na primeira define-se a metodologia para o cálculo da armadura,
na segunda selecionam-se os materiais a utilizar, na terceira, os parâmetros para o a combinação
de serviço, nomeadamente comprimento admissível de fendas, coeficiente de fluência e classe
ambiental a que a estrutura está sujeita e, finalmente, na quarta, o recobrimento, requisitos para
a armadura mínima e valores de diâmetro preferenciais.
Indicadas as opções pretendidas, o programa procede com o cálculo da área de armadura
necessária e apresenta os resultados na forma de tabela ou sobre uma representação em planta.
A Figura 5.9 apresenta a distribuição de valores de áreas de armaduras, determinadas em função
da partição em elementos finitos adotados, relativo à armadura a dispor ao longo do eixo dos xx.
Adicionalmente, o gráfico pode apresentar o aspeto ilustrado na Figura 5.10, com uma aparência
mais simplificada facilitando ao utilizador pormenorizar os intervalos das armaduras.
FIGURA 5.7 – CÁLCULO DE ESFORÇOS E DEFORMAÇÕES DA LAJE PARA AS COMBINAÇÕES DEFINIDAS NA
REGULAMENTAÇÃO.
63
FIGURA 5.10 – NECESSIDADE DE ARMADURA LONGITUDINAL AO LONGO DO EIXO DOS XX.
FIGURA 5.9 – MAPA DE NECESSIDADES DE ARMADURA AO LONGO DO EIXO DOS XX.
FIGURA 5.8 – PARÂMETROS PARA DEFINIÇÃO DA ARMADURA A CALCULAR PELO ROBOT.
64
Além do cálculo da área de armadura necessária, o Robot permite, ainda, pormenorizar a
armadura a colocar na laje. Para tal, são introduzidos os parâmetros referentes ao espaçamento
e aos diâmetros de armadura a adotar, através das correspondentes interfaces (Figura 5.11).
De forma a assegura as boas regras construtivas e um adequado controlo da deformação da
laje, nos bordos em consola, é adotado um diâmetro mínimo de 12 mm para a armadura.
A verificação ao punçoamento é realizada com sucesso tal como demonstra a Figura 5.12.
Confirma-se que a laje, dotada da espessura definida no pré-dimensionamento, não requer
capitéis nos pilares.
FIGURA 5.11 – JANELAS DE PORMENORIZAÇÃO DE ARMADURA.
FIGURA 5.12 – VERIFICAÇÃO AO PUNÇOAMENTO.
65
Apresenta-se, na Figura 5.13, a representação da armadura inferior adotada e, na Figura 5.14,
a distribuição relativa à armadura superior.
5.3.2 VIGAS
A verificação resistente das vigas é baseada na determinação da envolvente de esforços,
considerando as diferentes combinações a utilizar para cada viga, e selecionando a mais
condicionante. O Robot permite criar, para cada viga, a envolvente e apresentar um conjunto de
soluções de pormenorização de armaduras, de acordo com as indicações do utilizador, e
respeitando a verificação de segurança segundo os Eurocódigos.
Como exemplo, descreve-se o processo de verificação de segurança da viga, referenciada pelo
alinhamento 2, e que se representa a vermelho na Figura 5.15. O perfil longitudinal está
apresentado na Figura 5.16.
FIGURA 5.14 – ARMADURA SUPERIOR DA LAJE.
FIGURA 5.13 – ARMADURA INFERIOR DA LAJE.
66
Inicialmente são indicadas as opções de cálculo e os respetivos parâmetros, através da interface
ilustra na Figura 5.17. É necessário introduzir a informação relativa à ação sísmica,
nomeadamente, o tipo de ductilidade exigido para a estrutura (no caso ductilidade média, DCM),
o coeficiente de comportamento e o período do primeiro modo de vibração. A definição da cotg
fundamental para a verificação ao esforço transverso, pode ser alterada como se ilustra na Figura
5.17.
É ainda necessário considerar os momentos plásticos, na verificação da capacidade resistente
ao esforço transverso das vigas (abordagem capacity design). Nas opções avançadas devem
ainda, verificar-se os valores mínimos das armaduras superior e inferior. No mesmo menu, pode
ser indicada a visualização das envolventes, para todas as combinações de projeto.
Adicionalmente, é permitido adequar os parâmetros relacionados com os tipos de betão, aço e
diâmetros (Figura 5.18).
Em relação à pormenorização de armaduras das vigas devem ser indicados os diâmetros que
se pretendem utilizar, o afastamento, do tipo de estribos, o número máximo de camadas de
armaduras longitudinais, assim como o tipo de amarrações (Figura 5.19).
FIGURA 5.15 – POSICIONAMENTO DA VIGA A2 – F2.
FIGURA 5.16 – PERFIL LONGITUDINAL DA VIGA A2 - F2.
67
FIGURA 5.17 – PARÂMETROS GERAIS DE CÁLCULO PARA AS VIGAS.
FIGURA 5.18 – PARÂMETROS ASSOCIADOS AO BETÃO.
FIGURA 5.19 – DEFINIÇÃO DE ARMADURAS.
68
O Robot apresenta as envolventes condicionantes para o dimensionamento de elementos
estruturais, apoiando o projetista na tomada de decisões. A Figura 5.20 ilustra, no gráfico
superior, os resultados referentes à combinação de ações do ELU e no gráfico inferior, o
resultado referente à ação sísmica.
Indicadas as opções adequadas, o Robot apresenta o correspondente resultado gráfico (Figura
5.21). Analisado o modelo 3D da viga e a correspondente armadura, podem efetuar-se os ajustes
necessários. Assim, é permitido definir-se o posicionamento da amarração das barras de aço, o
comprimento de dobragem e os seus ângulos, através da interface de apoio, como se ilustra na
Figura 5.22.
FIGURA 5.20 – ENVOLVENTES DE SEGURANÇA PARA OS MOMENTOS FLETORES NA VIGA PARA AS
COMBINAÇÕES ELU E SÍSMICA.
FIGURA 5.21 – PORMENORIZAÇÃO DA VIGA FORNECIDA PELO ROBOT.
FIGURA 5.22 – CORREÇÃO DO ÂNGULO DE DOBRAGEM.
69
O Robot apoia a tarefa de pormenorização da armadura, alertando para a eventual violação de
alguma diretiva regulamentar. De forma a ilustra esta capacidade do software de cálculo, a Figura
5.23 inclui alguns dos erros que pode detetar.
Da análise do quadro e confrontando com a regulamentação nacional tem-se:
Quanto à armadura longitudinal e para as disposições construtivas, referente à
ductilidade local (5.5.3.1.3 (5)P, b)), o anexo português do EC8 indica que a utilização
de diâmetros de 12 mm é válida em Portugal, ao invés do mínimo exigido pelo texto
geral, uma vez que não é corrente a utilização de varões de 14 mm;
Quanto ao espaçamento dos estribos, segundo o EC8 em 5.4.3.1.23 (6)P b), o
confinamento nas zonas críticas deve verificar a seguinte expressão:
𝑠 = min {ℎ𝑤
4; 24𝑑𝑏𝑤; 225; 𝑑𝑏𝑙} [𝑚𝑚] (5.1)
Em que, hw é a altura do elemento e dbw e dbl são os diâmetros da armadura transversal
e longitudinal respetivamente.
O valor condicionante para o espaçamento é o associado ao valor do diâmetro do varão
longitudinal (12 mm), que é multiplicado por oito (96 mm), obtendo-se por arredondamento o
valor de 100 mm. Dada a margem de erro associado, o espaçamento adotado, 100 mm assume-
se válido.
Consideram-se, assim, ultrapassados os dois erros detetados pelo programa de cálculo
estrutural. É portanto necessário que o projetista aplique os seus conhecimentos e seja crítico
em relação aos resultados obtidos pelo programa de cálculo durante todo o processo de
dimensionamento e de pormenorização.
A metodologia adotada para a verificação e a pormenorização de segurança das vigas, revela-se
bastante expedita, no entanto, quando as vigas são compostas por vários tramos, o processo de
automatização perde eficiência. Nomeadamente, não respeita as condições de espaçamento de
elementos e disposição de armaduras. Na viga, analisada como exemplo, verifica-se a existência
FIGURA 5.23 – ALERTAS DO ROBOT SOBRE O DIMENSIONAMENTO DA VIGA.
70
de armaduras que não têm função definida na automatização. Estas armaduras encontram-se
representadas no retângulo vermelho da Figura 5.21 e estão associados a pormenores
construtivos não habituais para a prática corrente em Portugal.
Assim, é preferível recorrer ao modo alternativo de pormenorização de armaduras de intervenção
manual disponibilizado pelo programa. Este processo requer a definição de configurações
básicas para a viga em análise, como a identificação dos diâmetros de varões das armaduras,
longitudinais e dos estribos, do modo de efetuar reforços, emendas e amarrações, e ainda, do
valor do recobrimento a adotar. Posteriormente, e de uma forma iterativa, realiza-se a verificação
de segurança. Se nenhum erro for detetado pelo projetista, considera-se verificada a segurança.
Apresenta-se na Figura 5.24 a janela referente a este processo.
Apesar do processo ser iterativo e não automático, tem como vantagem o apoio do software
utilizado pela capacidade de representação gráfica e pelo controlo direto de comprimentos de
amarração das vigas, do posicionamento dos estribos e de comprimentos dos reforços. Contudo,
este procedimento perde eficácia quando aplicado a projetos mais complexos onde o número de
vigas é elevado. Se o primeiro processo não resultasse ainda com um elevado número de
incoerências em relação à regulamentação europeia, seria bem mais vantajoso pela rapidez de
execução.
No caso de estudo, as opções de cálculo e a parametrização dos elementos realizou-se através
do segundo processo para todas as vigas. A Tabela 5.3 inclui as opções de projeto definidas
relativamente ao dimensionamento dos elementos de betão armado, e a Tabela 5.4 lista os
parâmetros utilizados para a pormenorização das armaduras.
FIGURA 5.24 – JANELA DE APOIO À COLOCAÇÃO DE ARMADURA NAS VIGAS.
71
TABELA 5.3 – PARÂMETROS UTILIZADOS NO DIMENSIONAMENTO DAS VIGAS.
Dimensionamento de elementos
Tipo de varão longitudinal a adotar (mm): 12, 16 (último apenas e só se necessário)
Tipo de varão transversal a adotar (mm) 8
Espaçamento nas zonas críticas (mm) 100
Espaçamento máximo adotado (mm) 200
Recobrimento (mm) 25
TABELA 5.4 – PARÂMETROS UTILIZADOS NA PORMENORIZAÇÃO DE ARMADURA.
Pormenorização dos elementos Armadura
Superior
Armadura
Inferior
Ângulo de dobragem na amarração aos apoios 90º 90º
Comprimento dobrado no varão na amarração,
nos apoios (m) 0,40 0,20
O comprimento da dobra, admitido para a armadura superior tem o objetivo de garantir o
comprimento de amarração definido no EC2, para os materiais definidos (respetivamente 0,35 m
para o varão 12 e 0,50 m para o varão 16), garantindo também uma ligação adequada aos
pilares. Apresenta-se na Figura 5.25 a pormenorização final da viga analisada.
5.3.3 PILARES
Na verificação de segurança dos pilares deve ser considerado, adicionalmente, o esforço normal.
Como ilustração do processo descreve-se em detalhe o dimensionamento do pilar P2 inserido
no alinhamento B2, representado na Figura 5.26.
FIGURA 5.25 – PORMENORIZAÇÃO FINAL DA VIGA FORNECIDA PELO ROBOT.
72
A Figura 5.27 ilustra as opções de cálculo aplicadas ao pilar, sobre as diretivas indicadas nos
Eurocódigos 2 e 8. O Robot considera o comportamento resistente do pilar, segundo ambas as
direções de flexão e a respetiva distribuição de tensões ou, apenas, segundo a direção mais
condicionante, acrescida da majoração regulamentar. O Robot permite, ainda, considerar os
parâmetros requeridos na análise de segunda ordem dos pilares e a verificação à ação sísmica.
A Figura 5.27 ilustra, a consideração de momentos plásticos para a verificação ao esforço
transverso e da capacidade resistente do pilar (capacity design).
As opções de cálculo para o betão armado e as armaduras longitudinais e transversais são
idênticas ao caso das vigas. Assim, admitiram-se varões longitudinais de diâmetro 12 mm e
cintas de diâmetro de 8 mm.
A pormenorização das armaduras necessária à verificação da segurança pode ser conduzida de
um modo automático, indicando o espaçamento entre varões nas faces dos pilares, ou dispondo
FIGURA 5.26 – IDENTIFICAÇÃO DO PILAR P2 DO ALINHAMENTO B2.
FIGURA 5.27 – OPÇÕES DE CÁLCULO PARA OS PILARES.
73
diretamente o número de barras a alocar por face, tendo por base os diâmetros indicados nas
opções de cálculo, seguindo um processo iterativo. Optou-se pela segunda alternativa, em que
o número de barras, em cada face, é incrementado até que o Robot indique que se encontra
verificada a segurança. Como o pilar P2 é de seção quadrada, considerou-se o mesmo número
de barras por face (Figura 5.28). De acordo com o Eurocódigo 2, considera-se, para efeitos de
cálculo o método simplificado de flexão desviada em colunas retangulares (Figura 5.27). A Figura
5.28 ilustra a definição dos diâmetros das barras de canto e das barras intermédias, assim como
a geração automática da armadura de construção.
Em relação às cintas é definido o tipo de geometria, o diâmetro e o afastamento a adotar. De
acordo com o EC8, por face, a distância máxima entre cintas é de 0,20 m (Figura 5.28). Todas
as alterações realizadas no Robot, são avaliadas de forma a ser cumprida a regulamentação.
De forma idêntica, à adotada para o dimensionamento das vigas, é possível definir um modo
iterativo e manual, que garanta a pormenorização de armaduras no pilar. No entanto, há
vantagens em utilizar o procedimento automático, pois, em relação ao pilar apresenta idênticos
resultados. No entanto, numa pormenorização mais complexa em que a metodologia não cumpra
de um modo eficaz as condições definidas pelo utilizador, deve ser adicionado um apoio manual.
Nomeadamente, a necessidade de colocação de cintas intermédias e a pormenorização de
emendas que garantam a continuidade para os pilares localizados em pisos adjacentes ou em
relação às sapatas. Apresenta-se na Figura 5.29 a pormenorização final do pilar analisado.
FIGURA 5.28 – PARÂMETROS PARA A PORMENORIZAÇÃODA ARMADURA LONGITUDINAL DOS PILARES.
74
5.3.4 FUNDAÇÕES
As sapatas não foram modeladas no programa de cálculo estrutural, estando simuladas no
modelo através das restrições impostas aos nós inferiores dos pilares. Foram, contudo,
modeladas as vigas de fundação interligando os apoios. O seu dimensionamento é efetuado em
relação às combinações apresentadas anteriormente. Para as vigas de fundação é então
necessário analisar a envolvente de esforços, de forma a identificar os casos condicionantes
para cada viga. A Figura 5.30 identifica a vermelho a viga de fundação analisada em detalhe.
Os esforços associados à ação sísmica são os determinantes no dimensionamento da viga. A
Figura 5.31 apresenta esquematicamente os diagramas de esforços condicionantes para a
pormenorização do elemento, referentes ao momento fletor e ao esforço transverso. O cálculo e
a pormenorização das vigas de fundação realizam-se de igual modo ao das vigas superiores.
FIGURA 5.30 – VIGA DE FUNDAÇÃO ANALISADA. PERSPETIVA TRIDIMENSIONAL.
FIGURA 5.29 – PORMENORIZAÇÃO FINAL DO PILAR FORNECIDA PELO ROBOT.
75
Para a pormenorização da armadura da viga VF, através do programa de cálculo estrutural é
necessário, no entanto, simular a existência de apoios com elementos com as dimensões
geométricas condicionada às vigas de fundação adjacentes, pois a simples definição de apoios
duplos, que foi utilizada no cálculo não garante as condições de amarração que as sapatas
devem proporcionar. Assim, procede-se à adoção das dimensões desse elemento, como se
ilustra nas Figura 5.32.
Efetivamente, a largura dos apoios poderia ter sido adotada igual à largura das sapatas que
servem de apoio à viga de fundação, no entanto, como os esforços de flexão são transmitidos
pelos pilares e, de forma a manter a validade do modelo associado, consideram-se os apoios
com a largura dos pilares. A sequência de passos para a verificação de segurança e
pormenorização de armaduras para a viga de fundação é idêntica à aplicada na viga superior.
Analogamente, a capacidade resistente ao esforço transverso é também verificada. O resultado
da pormenorização, associado à viga de fundação, é ilustrado na Figura 5.33.
FIGURA 5.31 – ENVOLVENTE DE MOMENTO FLETOR E DE ESFORÇO TRANSVERSO PARA A COMBINAÇÃO
SÍSMICA.
FIGURA 5.32 – ALTERAÇÃO DAS CONDIÇÕES DE APOIO DA VIGA DE FUNDAÇÃO.
FIGURA 5.33 – PORMENORIZAÇÃO ASSOCIADA À VIGA DE FUNDAÇÃO.
76
5.4 ALTERAÇÕES AO MODELO DE ESTRUTURAS
Efetuado o dimensionamento de todos os elementos de estruturas no Robot, verificou-se que,
numa das vigas, a quantidade de armadura era bastante superior às restantes. Estudou-se a
possibilidade de substituir o pilar intermédio por dois de forma a reduzir os esforços na viga, e
assim diminuir a quantidade necessária de armadura. O pórtico representado a vermelho na
Figura 5.34 apresenta a solução inicial e a alterada.
As alterações que sejam necessárias efetuar sobre a solução estrutural, devem ser realizadas
no Revit. Recorre-se então ao programa e procede-se à alteração do modelo inicial introduzindo
as modificações pretendidas para o pórtico. Deve verificar-se se a alteração à estrutura respeita
a arquitetura do edifício. As atualizações efetuadas no modelo devem ser transferidas para o
modelo Robot. Para tal, no modelo Revit são selecionados os novos elementos (2 pilares) e no
modelo Robot deve ser eliminado o elemento a retirar (o pilar central do pórtico). De seguida, no
Revit são indicadas, através da interface de integração, as opções relativas ao envio para o
Robot, apenas relativas aos elementos selecionados Figura 5.35.
Neste processo, é importante remover no Revit todos os casos de carga e combinações, de
forma a não introduzir incorreções no modelo Robot. Em relação a discretização da laje em
elementos finitos, os nós dos elementos são adaptados automaticamente de forma a verificarem
as condições cinemáticas do modelo. Assim uma nova malha é, então, gerada.
FIGURA 5.34 – LOCALIZAÇÃO DO PÓRTICO ALTERADO.
FIGURA 5.35 – TRANSFERÊNCIA DO REVIT PARA O ROBOT.
77
Após análise das soluções de pormenorização para os elementos e de forma a facilitar esta etapa
do projeto, procede-se a um aumento das dimensões das vigas superiores e de fundação. Note-
se que o aumento das secções destes elementos não interferem com a arquitetura. Assim as
dimensões originais foram retificadas para as indicadas na Tabela 5.5.
TABELA 5.5 – NOVAS DIMENSÕES PARA AS VIGAS DE FUNDAÇÃO E SUPERIORES.
Elemento Base (m) Altura (m)
Viga de Fundação 0,25 0,50
Viga 0,25 0,50
Para efetuar esta alteração realizou-se um processo inverso ao caso de substituição de pilares.
No Robot procedem-se à alteração das dimensões dos elementos, sobre o modelo de cálculo
estrutural, de seguida, esta informação é enviada para o Revit. Os elementos alterados são
selecionados e utilizando o comando Integração do Robot, efetua-se a atualização no modelo do
Revit (Figura 5.36).
A integração ocorre de forma correta, no que se refere à geometria do elemento. Observam-se,
no entanto, alguns erros, relativos a cargas e combinações, quando lidas no Revit, sendo alguns
referidos como erros desconhecidos. Assim, é aconselhado realizar uma cópia dos ficheiros,
antes da integração, de forma a garantir que não ocorre alguma perda de informação relevante
no processo de transferência.
Após a análise dos esforços nos apoios e de forma a otimizar as seções das sapatas estas foram
alteradas às admitidas em pré-dimensionamento. Tal alteração é realizada apenas no Revit.
Apresenta-se na Tabela 5.6 as novas dimensões das sapatas do edifício.
No anexo A1 é possível observar os esforços admitidos para o dimensionamento dos elementos,
sendo que a localização das sapatas é observável através da planta de fundações apresentada
no anexo A2 referente às peças desenhadas.
FIGURA 5.36 – JANELA DE INTEGRAÇÃO ROBOT – REVIT.
78
TABELA 5.6 – DIMENSÕES ADOTADAS PARA AS SAPATAS.
Tipo Dimensões [m]
S1 0,50 x 0,50
S2 0,80 x 0,80
S3 0,90 x 0,90
S4 1,00 x 1,00
S5 1,20 x 1,20
79
6 TRANSPOSIÇÃO DO ROBOT PARA O REVIT
Seguindo o conceito BIM, de centralizar toda a informação que vai sendo cruzada durante o
desenvolvimento do projeto, os dados gerados no programa de cálculo devem ser transpostos
para o modelo BIM. Uma das grandes vantagens apontadas à adoção da metodologia BIM face
aos processos tradicionais é a capacidade de automatização dos processos, aproveitando a
informação paramétrica associada ao modelo, nomeadamente na pormenorização de armaduras
e na elaboração das peças desenhadas e mapas de quantidades a partir do modelo. Assim, após
avaliada a informação recolhida, esta deve ser utilizada na geração destes elementos essenciais
na preparação da obra.
6.1 EXPORTAÇÃO DE ARMADURAS
Verificada a segurança dos elementos laje, pilares, vigas superiores e de fundação e das
sapatas, pelo processo tradicional mas apoiado no mesmo programa, é necessário proceder à
transferência da pormenorização das armaduras para o modelo BIM. Este processo, no ambiente
BIM, é ainda muito limitado. A exportação de informação das armaduras do Robot para o Revit
é descrito, de seguida, por tipo de elemento estrutural.
6.1.1 LAJE
Em relação à laje, o Revit não reconhece a informação da armadura exportada pelo Robot. É
possível, no entanto criar-se ainda no Robot um ficheiro .dwg dos desenhos de pormenorização
das armaduras. Este ficheiro pode assim constituir a base de modelação das armaduras no Revit,
tendo, no entanto, a modelação de ser totalmente executada no Revit. Deste modo, o modelo
BIM final conterá a informação das armaduras, permitindo a obtenção de qualquer tipo de
desenho necessário em obra, a sua representação em planta e em perspetiva além da
quantificação do material envolvido, nas tarefas de orçamentação e de planeamento da obra.
No Revit, para iniciar, o processo de pormenorização da laje deve ser selecionado o elemento,
ficando em modo transparente de visualização para que possa ser observada, no seu interior, a
armadura que vai sendo definida. De seguida, através do separador Estrutura, aba Selecionar
Armadura e ícone Área é identificada a área a reforçar. A interface de trabalho possibilita ainda
a alteração de todo um conjunto de parâmetros correspondentes à laje, nomeadamente, o
recobrimento, o diâmetro dos varões a adotar, a orientação e o comprimento das amarrações e
o espaçamento. Definida a área a reforçar é então, gerada a armadura apresentada na Figura
6.1.
Nas zonas de reforço da armadura, embora seja idêntico o processo de escolha da área e
inserção de parâmetros, é necessário impor algumas considerações adicionais. Como o Revit
não admite a possibilidade de definir um espaçamento para as armaduras de reforço
dependentes do espaçamento já aplicado, é necessário que o utilizador efetue uma correta
80
análise, de forma a não sobrepor armaduras ou não deixar um espaçamento incorreto nas zonas
de reforços. Este é também um dos problemas que ocorre em obras associado ao
estabelecimento de espaçamentos que são na realidade de difícil concretização em obra. A
vantagem do modelo BIM é a possibilidade de o engenheiro projetista observar, ainda em fase
de projeto e não já na obra, o aspeto final da pormenorização pretendida e, assim, conseguir
preparar os desenhos para a obra, e efetuar o cálculo de quantidades por diâmetro de varão,
que de facto se vai aplicar, minimizando também os conflitos na execução.
No processo, é necessário observar as dimensões da zona a reforçar e adaptá-la, garantindo a
segurança e de forma a realizar uma correta pormenorização. No caso de estudo o reforço
requerido exigia um espaçamento de 0,20 m sobre a malha também espaçada de 0,20 m. A
opção natural é admitir conservativamente a colocação de um conjunto de varões intermédios
na zona de reforços como se ilustra na Figura 6.2.
FIGURA 6.1 – DEFINIÇÃO DA ARMADURA DA LAJE.
FIGURA 6.2 – COLOCAÇÃO DO REFORÇO DE ARMADURA ESPAÇADO A 0,20 M.
81
Quando à malha geral de espaçamento 0,20 m é necessário reforços com espaçamento de 0,10
m, contabilizando um espaçamento real de 0,067 m, a opção passará por definir o número de
barras a colocar nas áreas a considerar de forma a garantir os espaçamentos mínimos
adequados.
Em todo o contorno a laje termina em consola. É necessário que a armadura realize uma dobra
no local, ou seja, o varão superior deve ser o mesmo que o inferior contornando o bordo da
consola, tal como se ilustra na Figura 6.3. Para efeitos de modelação, a construção pode ser
feita, devendo o varão inferior e superior encontrarem-se num ponto intermédio a meia altura da
laje.
Adicionalmente, deve ser considerada uma armadura construtiva junto à abertura que foi
efetuada na laje para a passagem da chaminé. Embora esta tivesse sido considerada no modelo
estrutural proveniente do programa de cálculo, a sua configuração é distinta da realizada no Revit
(Figura 6.4).
A Figura 6.5 apresenta em planta, e em perspetiva, a laje armada, de acordo com o
dimensionamento executado e modelado no Revit.
FIGURA 6.3 – PORMENOR NO BORDO DA LAJE.
FIGURA 6.4 – PORMENOR NA ABERTURA DA CHAMINÉ NO ROBOT E NO REVIT.
FIGURA 6.5 – PLANTA E PERSPETIVA TRIDIMENSIONAL DA LAJE
82
6.1.2 VIGAS
O processo de transposição da informação relativa à pormenorização das vigas, entre os
programas de cálculo e de modelação, admite algum grau de integração, contudo os resultados
ainda não são satisfatórios. Inicialmente, no processo de transposição foram verificados alguns
erros, identificados como do tipo desconhecido (Figura 6.6).
Quando o modelo Robot é importado pelo Revit, são detetados vários erros, que são
apresentados em lista. O erro indicado na Figura 6.7 é percetível na Figura 6.8, e é relativo à
pormenorização das vigas definida no Robot, que é erradamente interpretada pelo Revit. Os
erros correspondem a armaduras localizadas completamente fora dos elementos geométricos
de betão (Figura 6.9), armaduras repetidas e espaçamento incorreto. Perante os erros
verificados, no caso de estudo, foi solicitado apoio à empresa, Autodesk no sentido de entender
a sua origem. A explicação fornecida refere que os erros são intrínsecos à ainda ineficiente
capacidade de interoperabilidade entre programas. Embora o Robot interaja com o Revit ainda
subsistem muitas limitações a uma integração plena. Contudo, verifica-se que para o caso das
vigas, com um único vão, é possível corrigir alguma informação, o mesmo não ocorre para as
vigas contínuas com vãos de diferente geometria.
FIGURA 6.6 – PROCESSO DE EXPORTAÇÃO DE ARMADURAS DAS VIGAS DO PROGRAMA DE CÁLCULO
ESTRUTURAL PARA O PROGRAMA BIM.
FIGURA 6.7 – JANELA DE ERROS APRESENTADA NO REVIT IMEDIATAMENTE APÓS A IMPORTAÇÃO
DO MODELO ROBOT.
83
Mesmo para o caso de vigas de um tramo, existem erros de definição associados à sobreposição
de elementos, como se ilustra na Figura 6.10. A amarração dos varões longitudinais nos pilares,
desvia-se da pormenorização definida no Robot.
Assim, torna-se novamente necessário definir diretamente, no Revit, a armadura a colocar em
cada viga. Este processo consome ainda bastante tempo, sendo um dos aspetos em que há
FIGURA 6.8 – ARMADURA EXCEDENDO O ELEMENTO ESTRUTURAL.
FIGURA 6.9 – ILUSTRAÇÃO DEMONSTRATIVA DA ARMADURA QUE EXCEDE A VIGA.
FIGURA 6.10 – SOBREPOSIÇÃO DE ESTRIBOS NA VIGA DE UM TRAMO DO ALINHAMENTO F.
84
necessidade de investimento por parte do fabricante do software, de forma a conseguir um
melhor produto integrado.
Por recurso ao Revit Extensions, uma aplicação incorporada nas mais recentes versões do Revit,
é possível realizar o processo de pormenorização de armadura em vigas. Para tal acede-se ao
separador Extensões, seguido de Armadura e Vigas (Figura 6.11).
Sobre o modelo é selecionada uma viga, mas esta aplicação não deteta a viga como um tramo
contínuo, como ilustra a Figura 6.12. Sem outra alternativa é, então, necessário unir as vigas,
para que o Revit as identifique como contínuas e, assim, permitir a realização de uma
pormenorização idêntica à do Robot.
Registe-se que todo o trabalho de pormenorização de elementos já foi realizado no Robot, e
portanto, os desenhos exportados pelo programa com a informação final associada ao processo
de cálculo estrutural assistido podem ser aproveitados. No entanto o objetivo é que o modelo
Revit contenha também esta informação, de forma a permitir o traçado de qualquer tipo de
desenho e obtenção de mapas de quantificação. Apresenta-se, de seguida, a descrição relativa
FIGURA 6.11 – CAMINHO ASSOCIADO À EXTENSÃO UTILIZADA PARA AUTOMATIZAR A
PORMENORIZAÇÃO DE ARMADURAS NO REVIT.
FIGURA 6.12 – MENSAGEM AQUANDO DA TENTATIVA DE DIMENSIONAR A VIGA CONTÍNUA DO
ALINHAMENTO A.
85
à pormenorização da viga analisada. A viga A2-F2 é selecionada no modelo, devendo proceder-
se à sua união, tal como se ilustra na Figura 6.13.
Note-se também que quando a viga foi exportada do Revit para o Robot foi necessário dividir o
elemento em tramos simplesmente apoiados, agora é necessário executar o processo inverso.
Este problema de incoerência, associado à capacidade de interoperabilidade entre programas
requer investigação no sentido de evitar este tipo de problemas nas próximas versões do Revit
e extensões relacionadas com a pormenorização. Selecionada a viga, acede-se ao menu de
pormenorização do elemento, que é idêntico ao do programa de cálculo estrutural (Figura 6.14).
FIGURA 6.13 – VIGA DO ALINHAMENTO A2 – F2.
FIGURA 6.14 – JANELA DE GERAÇÃO DA ARMADURA IDÊNTICA À DO PROGRAMA DE CÁLCULO
ESTRUTURAL.
86
6.1.3 PILARES
Ao contrário do que ocorre para as vigas, a exportação das armaduras pormenorizadas, no Robot
para os pilares, realiza-se sem qualquer tipo de problema. A Figura 6.15 apresenta cada pilar
com a respetiva armadura e em pormenor o pilar P2 do alinhamento B2, anteriormente analisado.
A amarração do pilar na sapata foi realizada de acordo com o comprimento definido no item
5.3.2. No Revit é necessário criar um tipo específico de armadura para os pilares e alterar as
suas propriedades de forma a viabilizar a curva da armadura e a respetiva amarração. Nas
janelas apresentadas na Figura 6.16, ao comprimento da dobra de 0,30 m é adicionado o
comprimento de amarração do pilar.
FIGURA 6.15 – ARMADURA DOS PILARES EXPORTADA PARA O REVIT.
FIGURA 6.16 – PROPRIEDADES DA ARMADURA DO PILAR.
87
6.1.4 FUNDAÇÕES
Em relação às vigas de fundação ocorrem os mesmos problemas que verificados na exportação
e posterior pormenorização das vigas superiores. Procedeu-se ao ajuste da pormenorização da
armadura no Revit. As observações referidas, são aplicáveis no dimensionamento manual dos
elementos, devendo, ainda considerar-se a correta amarração dos varões nas sapatas, caso se
pretenda admitir esse nível de detalhe a apresentar em desenhos e em quantificação de varões,
de interesse na orçamentação e preparação da obra. A Figura 6.17 inclui uma perspetiva da
pormenorização de todas as vigas de fundação realizada no Revit e um pormenor para o lintel
analisado anteriormente.
A pormenorização das sapatas pode ser realizada com o apoio da extensão associada ao Revit,
utilizada na pormenorização das vigas. Para tal é necessário definir inicialmente o recobrimento,
o diâmetro dos varões a utilizar e o espaçamento pretendido, para cada uma das direções
ortogonais e em relação às armaduras superiores e inferiores. É possível ainda gerar cintas
construtivas para os varões que servem de amarração aos pilares como se apresenta na Figura
6.18.
FIGURA 6.17 – VIGAS DE FUNDAÇÃO CRIADAS NO MODELO BIM.
FIGURA 6.18 – JANELA DE APOIO À PORMENORIZAÇÃO DA SAPATA.
88
O desenho em corte da sapata (Figura 6.19) permite analisar a eventual sobreposição da
amarração superior com a inferior. Assim, caso o nível de detalhe exija, é necessário realizar
manualmente uma ligeira diminuição do comprimento da armadura inferior, de forma a não
ocorrer sobreposição de varões. Para tal, acede-se às propriedades da armadura inferior e
impõe-se uma redução do comprimento equivalente a dois diâmetros, centrando-se de seguida
a armadura alterada. A Figura 6.20 apresenta o resultado final para todas as sapatas do modelo.
6.2 ANÁLISE DO MODELO DE ESTRUTURAS
O modelo estrutural criado para o caso de estudo, foi gerado no Revit, verificada a sua segurança
no Robot, tendo-se efetuado a pormenorização das armaduras para cada elemento estrutural,
primeiro no Robot e depois no Revit. Deste modo, o modelo BIM concentra a informação
referente à componente de arquitetura e de dimensionamento. A Figura 6.21 apresenta duas
perspetivas do modelo com a visualização dos elementos estruturais armados e só a armadura.
O presente item descreve algumas das atividades pós-cálculo que é possível desenvolver sobre
a informação referente ao projeto de estruturas concentrado no modelo BIM. Recorrendo a
capacidades específicas, incorporadas na ferramenta BIM em uso, procede-se à análise de erros
e de conflitos entre as diversas componentes do modelo e à geração de peças desenhadas a
FIGURA 6.19 – DESENHO EM CORTE E PERSPETIVA DA SAPATA.
FIGURA 6.20 – MODELO 3D DAS SAPATAS.
89
incluir na documentação gráfica de projeto para consulta por outros técnicos e na preparação da
obra.
O modelo BIM criado contém a informação detalhada necessária à obtenção de mapas de
quantidades por tipo de material, relacionado com o projeto de estruturas. Esta informação é
utilizada na estimativa do orçamento de obra e para a definição de mapas de quantidades de
trabalho, envolvendo o planeamento de tarefas, os custos e os recursos humanos. Estas etapas
correspondem, no âmbito BIM à geração do modelo 5D (custos) e 4D (planeamento de
construção), respetivamente.
Por recurso ao Revit é possível realizar a análise de conflitos e de interferências entre os
diferentes elementos que constituem o ao modelo acima referida. Nesse sentido, é necessário
selecionar qual o tipo de elemento a analisar. A verificação de conflitos entre elementos deve,
então, ser realizada para as situações em que existam impedimentos ao bom funcionamento do
edifício ou que contrariem as opções de projeto. Por exemplo, há interesse em avaliar as
interferências entre as componentes de arquitetura e as estruturas, nomeadamente entre portas
e janelas e elementos estruturais.
6.2.1 ANÁLISE DE ERROS E CONFLITOS DO MODELO
O Revit inclui a capacidade de análise das interferências entre elementos de distintas
componentes. Na presente dissertação utiliza-se então este programa, no entanto, existe um
conjunto de visualizadores BIM e de programas mais específicos que efetuam uma verificação
de erros e conflitos mais detalhada, como por exemplo o software Navisworks também da
Autodesk. No Revit, para se proceder à deteção de interferências acede-se ao separador
Colaborar, seguido de Coordenar e Verificação de interferência, como se ilustra na Figura 6.22.
FIGURA 6.21 – MODELO ESTRUTURAL COMPLETO COM ARMADURA.
FIGURA 6.22 – CAMINHO PARA A ANÁLISE DE CONFLITOS.
90
Através da interface da Figura 6.23, são indicadas as opções de análise de conflitos. Na janela
é selecionado o tipo de elementos a relacionar para a avaliação de conflitos. De forma a ilustrar
esta capacidade do Revit, procedeu-se, no caso de estudo à verificação da interferência entre
os elementos da componente estrutural com a componente arquitetónica. A análise de conflitos
entre estas componentes tem interesse apenas na avaliação de interferências da estrutura na
estética ou na funcionalidade do edifício.
Efetuada a análise são detetados os conflitos listados por categorias. As categorias 1 e 2
correspondem, respetivamente pela mesma ordem, às colunas da janela da esquerda da Figura
6.23.
Como era expetável, os conflitos associados aos pilares respeitam a interseção entre estes e os
panos de alvenaria. Apresenta-se na Figura 6.24 o conflito referido. Esta colisão deve-se à
ocupação do mesmo espaço físico, de um elemento estrutural e um pano de alvenaria. Este é
um erro irrelevante do ponto de vista prático, pelo que este tipo de incongruência deve ser
ignorada.
Na lista, incluída na Categoria 2, verifica-se novamente a existência do conflito entre as paredes
e os elementos estruturais vigas e laje (Figura 6.25). Mais uma vez, estes conflitos não dizem
respeito especificamente ao projeto de estruturas, mas à coordenação do modelo, sendo
relevante para a quantificação dos materiais a utilizar na obra.
A resolução do conflito passa pelo estabelecimento da interligação entre os elementos
adjacentes. Assim, recorrendo ao exemplo do pilar da Figura 6.24, acede-se ao menu Modificar,
FIGURA 6.23 – INTERFACE DA ANÁLISE DE ERROS E CONFLITOS.
91
seguido das opções Geometria e Unir Geometria (Figura 6.26), e procede-se à seleção dos
elementos a unir, a parede e o pilar.
Para confirmar se os elementos se encontram separados, é possível ocultar o pilar e verificar se
o espaço vazio toma o seu lugar como se observa na Figura 6.26. Este tipo de verificação pode
ser realizada para todos pilares (estrutural) em relação às paredes (arquitetura). No modelo
criado não foi encontrado mais nenhum tipo de erro ou conflito.
FIGURA 6.24 – VISTA EM PLANTA DO CONFLITO ENTRE O PILAR E UMA PAREDE.
FIGURA 6.26 – ÍCONE DE UNIÃO DE ELEMENTOS.
FIGURA 6.25 – CONFLITO ENTRE VIGA E PAREDE.
92
Note-se, no entanto, que a análise de conflitos é das capacidades das ferramentas BIM em que
é reconhecida uma enorme vantagem, quando comparado com o modo tradicional. Quando o
modelo BIM contém, além da arquitetura e da estrutura, também os sistemas de redes de águas,
esgotos, ar condicionado e iluminação, a verificação de conflitos apoiada no Revit ou no
Navisworks, é essencial para o estabelecimento de projetos de redes sem erros de sobreposição
ou incoerências.
6.2.2 PEÇAS DESENHADAS
Os desenhos técnicos devem ser obtidos sempre a partir do modelo BIM atualizado e verificado,
de forma a obter como resultado desenhos corretos e sem inconsistências entre si. Em relação
ao caso de estudo, procedeu-se ao traçado de alguns pormenores normalmente incluídos na
documentação gráfica do projeto de estruturas tradicional, aproveitando a capacidade de
automatização da ferramenta BIM nesta vertente associada ao modelo.
O anexo A2 inclui as peças desenhadas e os pormenores elaborados no Revit para alguns dos
elementos analisados com um maior detalhe neste trabalho. Note-se no entanto, que apenas se
apresentam as peças desenhadas para as quais se consideram cumpridos critérios de qualidade
e que resultem desta abordagem automática. No caso da laje, a peça desenhada associada ao
modelo incumpre de uma forma flagrante o critério de qualidade. A alternativa passa então por,
através do modelo, se criar uma planta, semelhante aquela que é possível obter através do
AutoCAD. Não existindo aqui um benefício evidente, ou um novo processo, omite-se a
representação do elemento. Relativamente às peças desenhadas e à criação de pormenores tipo
associados aos correntemente utilizados, é necessário um maior investimento por parte do
fabricante do Revit, nomeadamente na criação de famílias associadas à representação das
peças desenhadas, que sejam compatíveis com a prática de outros mercados, para além do
americano. Para tal seria interessante o estabelecimento de parcerias com entidades nacionais
e europeias.
Fugindo ao âmbito da gestão do modelo BIM, e assim aos principais objetivos do trabalho,
omitem-se os passos necessários à obtenção dos desenhos. Importa salientar no entanto a
possibilidade de utilizar processos manuais no Revit, em tudo semelhantes ao utilizador no
AutoCAD, quando os processos automáticos não garantem a qualidade pretendida.
6.2.3 MAPAS DE QUANTIDADES E ORÇAMENTAÇÃO
Concluída a exportação e realizadas a análise e as alterações necessárias, é então possível
beneficiar da vertente paramétrica associada à geometria dos elementos modelados para a
obtenção dos mapas de quantidades. Este processo realizado no Revit, requer a definição de
filtros de seleção. Os materiais podem assim ser agrupados consoante o utilizador pretenda,
sendo também possível realizar operações matemáticas necessárias para a quantificação, como
por exemplo, para a obtenção do peso total do aço de toda a estrutura. Os mapas podem
93
posteriormente ser exportados para o Excel onde é possível associar os preços unitários de cada
material e assim, proceder à obtenção do orçamento detalhado do projeto.
Nas peças desenhadas incluídas no anexo A2, foram inseridas as tabelas criadas através do
Revit, referentes à contabilização da quantidade de material estrutural nomeadamente, o betão
e aço.
6.2.4 MAPA DE TRABALHOS
Concluídos os passos referentes à quantificação e ao traçado de desenhos, o programa BIM
possibilita associar aos elementos estruturais, a componente temporal no processo de execução
da obra. O Revit permite identificar para cada elemento a fase em que deve ser executado em
obra, e qual o tempo requerido na sua construção. Com base nesta informação é realizado o
correspondente cronograma de atividade construtiva. O projetista analisa claramente o período
de construção de cada elemento e tem a possibilidade de realizar as alterações necessárias para
que a obra executada com base no projeto de estruturas, decorra de acordo com os prazos
pretendidos.
Esta tarefa consiste na definição do modelo BIM/4D da obra. Este modelo permite eliminar tempo
de espera, a duplicação de tarefas e analisar tempos de execução dos elementos mais
adequados. Com base no modelo 4D torna-se possível, por exemplo, analisar a utilização do
equipamento, organizando a sua disponibilidade para a obra inicial ou a sua dispensa para outras
obras.
A análise das possíveis funcionalidades/dimensões do BIM, no que se refere ao projeto de
estruturas, é apenas abordada e não detalhada, pois ultrapassa o objetivo principal do trabalho.
Contudo, importa salientar, que todas as tarefas realizadas após a geração do modelo, se
baseiam na informação contida neste, e de forma a obter os desenhos, mapas, e um
planeamento da construção fiáveis, aquela informação deve ser correta. Nesse sentido foi
descrito o procedimento que se julga ser o mais adequado e introduzidas as retificações
relevantes para o processo.
94
95
7 CONCLUSÕES
7.1 UTILIZAÇÃO DO BIM NA ÓTICA DO PROJETO DE ESTRUTURAS
Na presente dissertação, procurou-se através do desenvolvimento do caso de estudo, identificar
uma metodologia adequada à utilização do BIM, na elaboração do projeto de estruturas. Com
base na análise dos procedimentos que envolvem a geração do modelo de estruturas, a sua
transposição e dimensionamento no programa de cálculo e posterior transferência e manipulação
da pormenorização de armaduras no Revit, observa-se que, apesar de se verificarem vantagens,
há ainda inúmeras limitações de caráter tecnológico. De facto as ferramentas BIM atuais, apoiam
algumas tarefas e são reconhecidas diversas vantagens, nomeadamente, a caraterística
colaborativa de partilha de informação, a facilidade de execução do modelos BIM por
componente (arquitetura, estrutura e redes de serviços), a possibilidade de transferência de
informação entre os programas de modelação e de cálculo, a análise de erros e conflitos entre
componentes e a capacidade de extração de mapas de quantidades.
Tal como referido, importa salientar que foi desenvolvida a pormenorização de armaduras nos
elementos estruturais, tendo sido apresentadas duas alternativas; o recurso ao programa de
cálculo estrutural Robot e ao Revit, verificando diferentes níveis de automatização, correção de
resultados e inconsistência de informação. O traçado de peças desenhadas foi executado
igualmente através de ambos os programas. Verifica-se que o detalhe dos desenhos, conseguido
através do programa de cálculo estrutural é bastante baixo. Contudo, o desenho .dwg referente
à laje foi utilizado no Revit, servindo de apoio à pormenorização de armaduras daquele elemento.
Já os desenhos realizados através do Revit apresentam alguma qualidade tal como se
demonstra, necessitando no entanto ainda a ferramenta BIM de abranger um maior conteúdo de
apoio à construção de peças destinadas a mercados diferente do americano.
No desenvolvimento do trabalho foram identificadas diversas limitações, mas quase sempre
associadas à interoperabilidade. A maior ou menor rapidez de execução do projeto está
relacionada com o domínio da tecnologia por parte do utilizador e também pelo nível de detalhe
requerido pelo projetista. O utilizador deve, assim, conhecer as potencialidades da ferramenta
de modo a otimizar o seu apoio e identificar quais as limitações, procurando alternativas assentes
no método tradicional.
Na elaboração do projeto foram identificadas desvantagens relacionadas com a ocorrência de
alguns erros, revelando uma ineficaz interoperabilidade entre programas, apesar de no caso de
estudo, terem sido utilizados produtos do mesmo fabricante. Verifica-se que na pormenorização
de lajes e vigas foi necessário executar adaptações no modelo BIM. A criação de pormenores
construtivos a associar ao desenho no âmbito do projeto de estruturas, é ainda limitado, tendo
sido necessário complementar os desenhos (ver anexo A2), através da manipulação de linhas e
legendas por processos em tudo semelhantes aos realizados em software CAD. Finalmente
96
refira-se que a maior desvantagem na implantação do BIM no gabinete de projeto é o tempo de
aprendizagem que é requerido para iniciar a abordagem do conceito BIM.
O trabalho desenvolvido contribuiu para o incremento do conhecimento inerente a uma
metodologia de grande atratividade e relevância no panorama nacional. O estudo sistematiza o
processo de projeto de estruturas, justifica as opções tomadas, referindo-as com sendo as
recomendações que devem ser adotadas, explora o modelo de estruturas criado, em diversas
frentes de utilização, ou seja, na criação dos modelos nD/BIM, divulgando as reais vantagens do
conceito colaborativo e centralizador de BIM.
7.2 SUGESTÕES DE TRABALHO FUTURO
Sugere-se a análise, com um maior nível de detalhe de diferentes etapas posteriores ao processo
de modelação, que foram apenas abordadas, mas que requerem bastante mais trabalho, para
que se identifique um leque mais alargado da utilização do BIM no sector da Construção. Refira-
se a orçamentação, criação de mapa de trabalhos e o traçado de peças desenhadas no sentido
de melhorar, a sua qualidade e quantidade, ainda no âmbito do projeto de estruturas.
A capacidade de interoperabilidade entre os programas de modelação e de cálculo revelam-se
neste trabalho, ser ainda muito limitados pelo que a investigação futura deve tentar contribuir
para uma melhoria neste aspeto.
97
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100
A.1
ANEXOS
A1 – CÁLCULOS ASSOCIADOS AO DIMENSIONAMENTO DAS SAPATAS
FZ (kN) A B sd Hmin Hmax H Ntot ssd f tga Ft As calc As min As act Ainf Asup
S2 1 136,33 0,8 0,8 213,02 0,1375 0,275 0,5 144,33 225,52 3,27 22,05 0,51 5,43 7,54 f12 //0,15 f10//0,15
S4 2 244,61 1 1 244,61 0,1875 0,375 0,5 257,11 257,11 2,40 53,56 1,23 6,79 7,54 f12 //0,15 f10//0,15
S3 3 210,58 0,9 0,9 259,98 0,1625 0,325 0,5 220,705 272,48 2,77 39,85 0,92 6,11 7,54 f12 //0,15 f10//0,15
S1 4 20,49 0,5 0,5 81,96 0,0625 0,125 0,5 23,615 94,46 7,20 1,64 0,04 3,39 5,24 f10 //0,15 f8//0,15
S2 5 168,71 0,8 0,8 263,61 0,1375 0,275 0,5 176,71 276,11 3,27 27,00 0,62 5,43 7,54 f12 //0,15 f10//0,15
S1 6 71,82 0,5 0,5 287,28 0,0625 0,125 0,5 74,945 299,78 7,20 5,20 0,12 3,39 5,24 f10 //0,15 f10 //0,15
S2 7 135,95 0,8 0,8 212,42 0,1375 0,275 0,5 143,95 224,92 3,27 21,99 0,51 5,43 7,54 f12 //0,15 f10//0,15
S3 11 203,46 0,9 0,9 251,18 0,1625 0,325 0,5 213,585 263,69 2,77 38,56 0,89 6,11 7,54 f12 //0,15 f10//0,15
S4 12 254,63 1 1 254,63 0,1875 0,375 0,5 267,13 267,13 2,40 55,65 1,28 6,79 7,54 f12 //0,15 f10//0,15
S4 13 251,02 1 1 251,02 0,1875 0,375 0,5 263,52 263,52 2,40 54,90 1,26 6,79 7,54 f12 //0,15 f10//0,15
S3 14 198,32 0,9 0,9 244,84 0,1625 0,325 0,5 208,445 257,34 2,77 37,64 0,87 6,11 7,54 f12 //0,15 f10//0,15
S3 15 185,19 0,9 0,9 228,63 0,1625 0,325 0,5 195,315 241,13 2,77 35,27 0,81 6,11 7,54 f12 //0,15 f10//0,15
S2 16 183,4 0,8 0,8 286,56 0,1375 0,275 0,5 191,4 299,06 3,27 29,24 0,67 5,43 7,54 f12 //0,15 f10//0,15
S3 17 207,89 0,9 0,9 256,65 0,1625 0,325 0,5 218,015 269,15 2,77 39,36 0,91 6,11 7,54 f12 //0,15 f10//0,15
S4 18 237,94 1 1 237,94 0,1875 0,375 0,5 250,44 250,44 2,40 52,18 1,20 6,79 7,54 f12 //0,15 f10//0,15
S3 19 218,54 0,9 0,9 269,80 0,1625 0,325 0,5 228,665 282,30 2,77 41,29 0,95 6,11 7,54 f12 //0,15 f10//0,15
S2 21 171,67 0,8 0,8 268,23 0,1375 0,275 0,5 179,67 280,73 3,27 27,45 0,63 5,43 7,54 f12 //0,15 f10//0,15
S2 24 138,5 0,8 0,8 216,41 0,1375 0,275 0,5 146,5 228,91 3,27 22,38 0,51 5,43 7,54 f12 //0,15 f10//0,15
S3 25 221,58 0,9 0,9 273,56 0,1625 0,325 0,5 231,705 286,06 2,77 41,84 0,96 6,11 7,54 f12 //0,15 f10//0,15
S3 26 219,36 0,9 0,9 270,81 0,1625 0,325 0,5 229,485 283,31 2,77 41,43 0,95 6,11 7,54 f12 //0,15 f10//0,15
S5 32 372,1 1,2 1,2 258,40 0,2375 0,475 0,5 390,1 270,90 1,89 102,94 2,37 8,14 11,31 f12 //0,10 f10//0,10
S5 37 359,31 1,2 1,2 249,52 0,2375 0,475 0,5 377,31 262,02 1,89 99,57 2,29 8,14 11,31 f12 //0,10 f10//0,10
S5 48 300,69 1,2 1,2 208,81 0,2375 0,475 0,5 318,69 221,31 1,89 84,10 1,93 8,14 11,31 f12 //0,10 f10//0,10
S2 51 165,69 0,8 0,8 258,89 0,1375 0,275 0,5 173,69 271,39 3,27 26,54 0,61 5,43 7,54 f12 //0,15 f10//0,15
S4 1441 236,62 1 1 236,62 0,1875 0,375 0,5 249,12 249,12 2,40 51,90 1,19 6,79 7,54 f12 //0,15 f10//0,15
S4 1443 282,73 1 1 282,73 0,1875 0,375 0,5 295,23 295,23 2,40 61,51 1,41 6,79 7,54 f12 //0,15 f10//0,15
A.2
A.3
A2 – PEÇAS DESENHADAS
1/3 – Plantas estruturais e pormenores
2/3 – Pormenores construtivos
3/3 – Quadro de pilares e materiais
S1
0,50
0,25
0,5
0
-0,40
S2
0,5
0
0,80
0,25
-0,40
S3
0,90
0,5
0
0,25
-0,40
S4
0,5
0
1,00
0,25
-0,40
S5
1,20
0,20
-0,40
A B C D E F G J M
8
7
6
5
4
3
1
I LH K
4,28 3,18 0,47 3,56 1,98 1,82 1,48 1,03 1,22 0,580,69 2,49
6,1
81,9
52,1
80,7
50,7
53,6
5
0,03
P2
P2
P2 P2 P2 P2 P2
P2 P2
P2
P2P2
P2
P2P2P2
P2P2
P1
P1 P1
P1 P1 P1
P2 P2
VL 0
,25 x
0,5
0 m
VL 0
,25 x
0,5
0 m
VL 0,25 x 0,50 m
VL 0
,25 x
0,5
0 m
VL 0,25 x 0,50 m
VL 0,25 x 0,50 m
VL 0
,25 x
0,5
0 m
VL 0,25 x 0,50 m
VL 0,25 x 0,50 m
VL 0
,25 x
0,5
0 m
VL 0
,25 x
0,5
0 m
9
1
10
1
11
1
2
A B C D E F G J M
8
7
6
5
4
3
1
I LH K
4,28 3,18 0,47 3,56 1,98 1,82 1,48 1,03 1,22 0,58
0,69
2,49
6,1
81,9
52,1
80,7
50,7
53,6
5
0,03
VF
0,2
5 x
0,5
0 m
VF
0,2
5 x
0,5
0 m
VF
0,2
5 x
0,5
0 m
VF 0,25 x 0,50 m
VF 0,25 x 0,50 m
VF 0,25 x 0,50 m
VF
0,2
5 x
0,5
0 m
VF
0,2
5 x
0,5
0 m
VF 0,25 x 0,50 m
VF 0,25 x 0,50 m
S2S4
S3
S1S2
S1S2
S4
S5S3
S4
S4 S3 S3
S2
S3
S4
S3
S2
S2
S3 S3
S5
S5
S2
S4
2
Massame
Massame
-0,40
-0,40-0,40
-0,40 -0,40 -0,40 -0,40
-0,40
-0,40
-0,40
-0,40
-0,40
-0,40
-0,40
-0,40 -0,40
-0,40-0,40-0,40
-0,40-0,40-0,40-0,40
-0,40 -0,40
-0,40
0,2
0
0,20
0,2
0
0,5
0
0,25
0,00
Massame com malha duplaquadrada Φ8//0,25m
Enrocamento
Terreno Compactado
Instituto Superior Técnico
Scale
Checked by
Drawn by
Date
Project number
Como indicado
Plantas Estruturais ePormenores
1
Dissertação de Mestrado
Instituto Superior Técnico
28 / 12 / 2015
João Oliveira
IST
1
1 : 50
S12
1 : 50
S23
1 : 50
S34
1 : 50
S45
1 : 50
S56
1 : 100
Planta Estrutural do Piso 18
1 : 100
Planta de Fundações1
1 : 50
Corte B - B10
1 : 50
Corte C - C11
1 : 50
Corte A - A9
Quadro de Materiais
Betão
Aço
Recobrimentos
GERAL: C30/37 XC0FUNDAÇÕES: C30/37 XC2REGULARIZAÇÃO: C12/15
ARMADURAS ORDINÁRIAS: A500NR
FUNDAÇÕES: 3,5 CMVIGAS E PILARES: 2,5 CMLAJES EM GERAL: 2,5 CM
1 : 25
Pormenor Tipo do Massame7
A B D E F
A
2
1,10 1,82 1,10 0,90 1,60 0,90 0,90 1,51 0,90 0,50 0,73 0,50
0,4
0
0,4
0
0,21 0,21
ϕ8 // 200 mmϕ8 // 100 mm ϕ8 // 100 mm ϕ8 // 100 mm ϕ8 // 200 mm ϕ8 // 100 mm ϕ8 // 100 mm ϕ8 // 200 mm ϕ8 // 100 mm ϕ8 // 100 mm ϕ8 // 200 mm ϕ8 // 100 mm
3ϕ12
3ϕ12
3ϕ12
3ϕ12
3ϕ12
3ϕ12
3ϕ12
3ϕ12
3ϕ12
3ϕ12
3ϕ12
3ϕ12
3ϕ12
3ϕ12
3ϕ12
3ϕ12
3ϕ12
3ϕ12
3ϕ12
3ϕ12
3ϕ12
3ϕ12
3ϕ12
3ϕ12
1,20
0,5
00,0
53,1
00,2
0
0,5
01,7
40,5
3
ϕ8 // 100 m
mϕ
8 // 200 m
mϕ
8 // 100 m
m
ϕ8 // 100 mm
4 ϕ12
0,3
3
D
2
1,20
11 ϕ 10
11 ϕ 12
11 ϕ 12
11 ϕ 10
0,5
00,0
5
ϕ8 // 200 mm
4ϕ12
4ϕ12
4ϕ12 4ϕ12
0,25
0,2
5
3ϕ12
3ϕ12
0,25
0,5
0
31 2
1,20 1,10 2,10 1,10 0,90
VF 0,25 x 0,50 m
ϕ8 // 100 mm ϕ8 // 200 mm ϕ8 // 100 mm
4ϕ16 2ϕ16 4ϕ16
3ϕ12 3ϕ12 3ϕ12
2,23 1,93
0,4
0
0,4
0B
2
C
2
0,5
0
0,25
4ϕ16
3ϕ12
2ϕ16
3ϕ12
0,25
0,5
0
Instituto Superior Técnico
Scale
Checked by
Drawn by
Date
Project number
1 : 25
Pormenores Construtivos
1
Dissertação de Mestrado
Instituto Superior Técnico
28 / 12 / 2015
João Oliveira
IST
2
1 : 25
Viga V21
1 : 25
Pilar B24
1 : 25
Sapata S521
1 : 25
Corte D do PilarD
1 : 25
Corte A da VigaA
1 : 25
Viga de Fundação6
1 : 25
Corte B da VFB
1 : 25
Corte C da VFC
Quadro de Materiais
Betão
Aço
Recobrimentos
GERAL: C30/37 XC0FUNDAÇÕES: C30/37 XC2REGULARIZAÇÃO: C12/15
ARMADURAS ORDINÁRIAS: A500NR
FUNDAÇÕES: 3,5 CMVIGAS E PILARES: 2,5 CMLAJES EM GERAL: 2,5 CM
Fundações Fundações
-0,40 -0,40
Piso 0 Piso 0
0,00 0,00
Piso 1 Piso 1
2,90 2,90
Localizações dacoluna A-2 A-5 A-8 B-2 B-5 B-8 C-7 C-8 D-2 D-4 E-2 E-4 E-7
Fundações Fundações
-0,40 -0,40
Piso 0 Piso 0
0,00 0,00
Piso 1 Piso 1
2,90 2,90
Localizações dacoluna F-1 F-2 G-3 G-6 G-7 H-1 I-3 J-6 K-1 L-3 M-1 M-3 M-6
P2P2P2 P2 P2 P2
P2P2 P2 P2 P2P2P2 P2
P2P2 P2P2P1 P1 P1
P1 P1 P1P2 P2
0,20
0,2
5
P1
0,25
0,2
5
P2
Instituto Superior Técnico
Scale
Checked by
Drawn by
Date
Project number
1 : 25
Quadro de Pilares eMateriais
1
Dissertação de Mestrado
Instituto Superior Técnico
28 / 12 / 2015
João Oliveira
IST
3
1 : 25
Quadro de Pilares
Levantamento de aço
MaterialDiâmetroda barra
Volume daarmadura Quantidade
Peso doaço
Aço -A500NR_Rebar
8 mm 0,32 m³ 2076 2506,04 kg
Aço -A500NR_Rebar
10 mm 0,03 m³ 259 212,46 kg
Aço -A500NR_Rebar
12 mm 1,10 m³ 1673 8658,70 kg
Aço -A500NR_Rebar
16 mm 0,01 m³ 8 53,98 kg
Total geral 1,46 m³ 401611431,18kg
Material:Nome Tipo
Material:Área
Material:Volume
C30/37 Laje 296 m² 59,24 m³
C30/37 Massame 282 m² 28,19 m³
C30/37 P1 18 m² 0,99 m³
C30/37 P2 65 m² 4,13 m³
C30/37 S1 3 m² 0,25 m³
C30/37 S2 20 m² 2,24 m³
C30/37 S3 27 m² 3,24 m³
C30/37 S4 24 m² 3,00 m³
C30/37 S5 16 m² 2,16 m³
C30/37 VF 0,25 x 0,50 m 93 m² 7,30 m³
C30/37 VL 0,25 x 0,50 m 112 m² 8,93 m³
957 m² 119,66 m³
Material:Nome Tipo
Material:Área
Material:Volume
C12/15 Betão de Limpeza 36 m² 1,82 m³
36 m² 1,82 m³
Quadro de Materiais
Betão
Aço
Recobrimentos
GERAL: C30/37 XC0FUNDAÇÕES: C30/37 XC2REGULARIZAÇÃO: C12/15
ARMADURAS ORDINÁRIAS: A500NR
FUNDAÇÕES: 3,5 CMVIGAS E PILARES: 2,5 CMLAJES EM GERAL: 2,5 CM
1 : 25
P11
1 : 25
P22