REGISTRO DOI: 10.69849/revistaft/dt10202503311858
Fernando Pereira Felix
Allyne Rodrigues Ribeiro Felix
Beatriz Faria Fajardo
RESUMO
Este trabalho tem como finalidade evidenciar a eficácia da metodologia BIM (Building Information Modeling), na redução de custos na construção de uma barragem de terra. Para isso, foi realizado um estudo de caso utilizando a modelagem de uma Barragem tridimensional (3D), a descrição dos materiais juntamente com as quantidades de necessárias de cada material, juntamente com o planejamento da obra, que contribuíram para a elaboração do orçamento fundamentado no conceito BIM 5D.
A modelagem detalhada pode variar conforme o nível de informação requerido para a execução do projeto, possibilitando evitar a inserção de elementos desnecessários. Ademais, a logística do projeto pode ser incorporada ao planejamento 4D, desde que a modelagem atenda a essa demanda.
Os resultados deste estudo mostram que a adoção da metodologia BIM tem um impacto significativo na otimização dos custos, incluindo a organização do canteiro de obras. Além disso, a parametrização dos componentes permite a associação indireta de dados com outras informações do modelo, o que resulta em uma gestão mais eficiente e integrada do projeto.
PALAVRAS-CHAVE: Metodologia BIM, Modelagem em 3D, Planejamento 4D, Orçamento 5D, Barragem de Terra
1. INTRODUÇÃO
Em um cenário cada vez mais competitivo e sustentável, a busca por uma TIR (Taxa Interna de Retorno) mais elevada torna-se um objetivo natural. Para isso, é essencial que o planejamento e a estimativa de custos de um empreendimento sejam cada vez mais precisos, aproximando-se ao máximo do valor final da construção. Cabe ao Engenheiro de Custos elaborar suas estimativas orçamentárias de forma compatível com o nível de detalhamento dos estudos ou projetos.
Para contribuir decisivamente no alcance de uma TIR (Taxa Interna de Retorno) mais elevada, a metodologia BIM constitui uma das ferramentas técnicas mais apropriadas pois permite produção de estimativas de recursos mais assertivas, melhorando a qualidade dos orçamentos e prazos do projeto.
A utilização do BIM (Building Information Modeling), acelera os processos e assertividade das decisões que precisam ser tomadas, sendo importante ressaltar que não se aplica somente aos detalhes construtivos e especificações do projeto, mas também sobre a metodologia construtiva que serão adotadas. Durante a fase de execução, caso seja necessário algum tipo de alteração no projeto, as mesmas poderão ocorrer de forma mais consciente e com impacto minimizado no empreendimento, devido a um estudo mais abrangente e detalhado nos prazos e custos (1).
O BIM (Building Information Modeling ou Modelagem da Informação da Construção) de um ativo é uma representação digital (3D) capaz de armazenar todos os atributos técnicos que possam ser quantificados desse determinado ativo, significando uma fonte única e compartilhada de informações provenientes das várias disciplinas que atuam no planejamento, concepção, construção, operação e manutenção, formando assim uma base multidisciplinar confiável de dados para tomada de decisões durante todo o seu ciclo de vida útil do empreendimento (2).
Na metodologia BIM os objetos inseridos em um determinado projeto são paramétricos e inteligentes, ou seja, possuem informações técnicas relevantes para auxiliar no contexto da execução e da aquisição dos insumos, além de vínculos necessários com outros objetos, com o entorno ou ambiente no qual está inserido.
Uma das mais importantes funcionalidades da metodologia BIM é a quantificação automática dos serviços ou insumos, permitindo consistência, precisão e possibilitando comparações entre serviços previstos e os efetivamente realizados. Todas essas informações são obtidas em tempo real, possibilitando a agilidade ao acesso das informações de quantidades, que poderão ser programadas e organizadas (ou agrupadas) conforme com as fases definidas no planejamento do empreendimento (3).
Outra vantagem da aplicabilidade da metodologia BIM é sem dúvida a interoperabilidade, ou seja, a capacidade de troca de informações entre softwares, possibilita que os modelos desenvolvidos através da metodologia BIM sejam nomeados conforme constam na EAP (Estrutura Analitica de Projeto) e associados com a atividades relacionada no cronograma desenvolvido que pode ser desenvolvido em softwares como MS-Project ou Primavera, permitindo a programação da obra e a visualização detalhada de cada etapa planejada.
Ao longo dos anos estão sendo desenvolvidos alguns softwares, plugins e templates que permite associar os componentes BIM a bancos de dados oficiais de custos, tais como o SINAPI, operado pela Caixa Econômica Federal – CEF, ou o Sistema de Custos Referenciais de Obras – SICRO, a cargo do Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes – DNIT(4).
A metodologia BIM é uma mudança cultural da forma de trabalho,ou seja, o projeto a ser desenvolvido demanda de uma colaboratividade e integração entre todas as disciplinas, cooperação técnica dos envolvidos, coordenação (BIM manager) e comprometimento da equipe, os resultados esperados de cada disciplina dependem das demais, exigindo uma nova postura da equipe, que poderá visualizar o trabalho compatibilizado em cada fase avançada do projeto.
Nesse sentido, o presente trabalho tem como objetivo demonstrar a aplicabilidade da metodologia BIM em uma obra de barragem de terra com o intuito de otimizar os custos. Para isto, foi feito um estudo de caso simplificado utilizando a modelagem em 3D, a discriminação dos material em tipo e quantidade (cota x volume) e o planejamento 4D, bem como a elaboração do orçamento modelagem BIM 5D.
2. POLÍTICA E DIRETRIZES
O BIM se tornou um tema estratégico e obrigatório para ser aplicado em obras públicas governamentais mediante a publicação de diversos decretos e diretrizes que objetivaram a disseminação da metodologia BIM no âmbito nacional.
Em 2018, foi publicado o Decreto n° 9.377/2018, que determinou a estratégia nacional de disseminação da metodologia BIM no país, com a finalidade de promover um ambiente adequado ao investimento em BIM e à sua difusão no País, lançando uma série de objetivos específicos e estratégicos para adoção do BIM 5).
Em 2019, com a nova configuração da estrutura administrativa do Governo Federal, houve a necessidade de atualizar o Decreto n° 9.377/2018. Em 22/08/2019 o governo federal relançou no dia o decreto 9.983 conhecido por Estratégia BIM BR, que coloca os parâmetros de implantação do BIM ao longo dos 10 anos (6).
Fases de implantação do BIM:
- Primeira Fase – Janeiro de 2021 – o BIM deverá ser utilizado no desenvolvimento de projetos de arquitetura engenharia, elaboração de modelos, detecção de interferência, extração de quantitativos gerações de documentação.
- Segunda fase – janeiro de 2024 – os usos previstos na primeira fase, orçamentos, planejamentos e controle de execução de obras.
- Terceira fase -janeiro de 2028 – os usos previstos na primeira e na segunda fase e o gerenciamento e manutenção.
O decreto 10.306 de 2020 que está ligado diretamente à obrigatoriedade da utilização do BIM na execução direta ou indireta de obras e serviços de engenharia realizado pelos órgãos e pelas entidades da administração pública federal. Esse decreto é um desdobramento da estratégia BIM BR. Traz a obrigatoriedade para 2 Ministério da Defesa (exército, marinha e força aérea) e da infraestrutura (Secretaria nacional de aviação civil e DNIT)(7).
O Ministério de Minas e Energia ainda não está inserido neste decreto, no entanto o Ministério de infraestrutura entende que faz parte da infraestrutura do país o setor elétrico.
Esse decreto é importante pois traz o que se quer com esse conjunto de tecnologia e processos integrados que permite a criação, a utilização e atualização de modelos digitais de uma construção de modo colaborativo que sirva a todos os participantes de um empreendimento em qualquer etapa do ciclo de vida da construção.
Concernente a esse tema, foi aprovado recentemente no âmbito do Senado Federal o Projeto de Lei 4253/2020 que dispõe sobre a renovação do marco legal das licitações e contratações públicas no país, ressaltando-se a menção explícita ao BIM no parágrafo 3º. do Artigo 19, transcrito a seguir:
“§ 3º Nas licitações de obras e serviços de engenharia e arquitetura, sempre que adequada ao objeto da licitação, será preferencialmente adotada a Modelagem da Informação da Construção (Building Information Modelling -BIM) “.
A Lei nº 14.133 de 2021, conhecida a Nova Lei de Licitações e Contratos que substituiu a Lei 8.666 de 1993, estabelece que o BIM (Building Information Modelling) deve ser utilizado de forma preferencial em obras e serviços de engenharia e arquitetura.
O presente trabalho tem como objetivo demonstrar a aplicabilidade da metodologia BIM a uma obra de barragem de terra. Para essa obra em particular, foi feito um estudo de caso simplificado utilizando a modelagem em 3D, a discriminação dos tipos e quantitativos de material (cota x volume) e o planejamento 4D, bem como a elaboração do orçamento modelagem BIM 5D.
3. OBJETIVO
A proposta do trabalho, é a modelagem de uma barragem de terra genérica, considerando as etapas construticas através de uma modelagem em 3D, a discriminação dos tipos e quantitativos de materiais (cota x volume), e o planejamento 4D, comuntantemente com a elaboração do orçamento e o planejamento para obtenção da modelagem BIM em 5D.
A cota volume durante a construção de uma barragem, trata-se de uma metodologia utilizada para planejar o dimensionamento da mão de obra, equipamentos e insumos necessários para atingir a determinada cota da barragem em execução, possibilitando a elaboração de um planejamento mais realista, utilizando o modelo (BIM 3D) que quando adicionado o cronograma resulta o BIM 4D e posteriormente com a inserção do orçamento o BIM 5D.
As composições analíticas e os custos unitários nesse estudo foram obtidos do banco de dados SICRO em consonância com o Decreto nº 7.983, de 8 de abril de 2013. Este Decreto estabelece regras e critérios a serem seguidos por órgãos e entidades da administração pública federal para a elaboração do orçamento de referência de obras e serviços de engenharia, contratados e executados com recursos dos orçamentos da União.
Desta forma, a extração dos dados foi automática, sendo as quantidades de serviços e materiais (cota x volume), utilizados na execução do empreendimento e componentes dos modelos BIM permite consistência, precisão e agilidade de acesso sobre informações das quantidades. O emprego do software MS Project® possibilitou que os objetos constituintes de um modelo BIM fossem associados às atividades de um cronograma desenvolvido.
O MS Project é um dos software utilizado para gerenciamento de projetos, para esse estudo de caso foi adotado por ser um software de fácil manuseio e versatilidade de aplicação. Além das funções de planejamento inicial do Projeto o software permite o acompanhamento ao longo da vida útil do empreendimento podendo ser acompanhado ou geridos por multiusuários e em diversas funcionalidades tais como: os gestores poderão gerenciar recursos, avaliar orçamentos, criar curvas comparativas, medir o desempenho, analisar oportunidades e avaliar riscos.
Por sua vez, o software NavisWorks possibilitou que os modelos constituintes de um projeto desenvolvido em metodologia BIM fossem associados às atividades de um cronograma desenvolvido em MS-Project®, permitindo a visualização da programação da obra em etapas , garantindo que seja realizada com base nos modelos conforme o planejamento prévio.
O Navisworks é um software de gestão ou compatibilização de projeto BIM, que permite aos usuários abrirem e compatibilizar os modelos, navegando em tempo real e possibilitando a revisão dos modelos conforme interferências identificadas. Esta aplicação permite integrar os modelos de diferentes disciplinas em um arquivo BIM unificando geometria e dados. O software inclui um conjunto de funcionalidades para coordenação no BIM 3D, planejamento (BIM 4D) e análise de custos (BIM 5D), que facilitam a comunicação da solução entre a equipe técnica no projeto, além da programação dos trabalhos de obra e da análise dos custos de construção em cada etapa.
Desta forma, a quantificação automática dos serviços a partir dos modelos desenvolvidos em metodologia BIM agiliza e garante a precisão das comparações entre serviços previstos e os realizados. Além de simulações rápidas para embasar algumas decisões, caso ocorram interferências em campo que devam ser contornadas. Essas simulações possibilitam tomadas de decisões mais assertivas, com o menor impacto possível nos custos. Com isso, também foi possível associar os componentes BIM a bancos de dados externos de custos, tais como o SINAPI e SICRO.
4. METODOLOGIA
Inicialmente propõe-se a execução de um projeto com informações básicas sobre a barragem para que se possa identificar as potencialidades do software nesse quesito. Leva-se em consideração nessa primeira etapa:
- Modelagem da topografia, inserção da barragem constando partes elementares, para este estudo de caso, foi modelado uma barragem com núcleo de argila e enrocamento juntamente com a inserção do volume de água após a conclusão do barramento. Para a modelagem foi utilizado o software Autocad, sendo o volume dos materiais extraídos por meio de uma macro desenvolvida em VBA no Excel.
- O planejamento foi realizado utilizando o MS Project, com a inserção de recursos, possibilitando a visualização dos custos e o avanço da execução ao longo do tempo. A integração entre o cronograma e a modelagem 3D foi realizada através do software Navisworks. Neste estudo foi utilizado o software Civil 3D da Autodesk que é uma opção mais direcionada às Obras de Terra. A Autodesk dispõe do software Revit que é um software de modelagem direcionada à modelagem de edificação não sendo a mais indicada para obras de Terra. Ressalta-se que o Revit poderia ser utilizado em Projetos de Barragens no entanto para a modelagem das estruturas de concreto. Para obras de terra o mais indicado seria o Autocad ou o Autocad civil 3D devido à sua integração com os softwares de topografia e disponibilidade das nuvens de pontos levantados do terreno natural.
5. DESENVOLVIMENTO
Inicialmente foi realizada a modelagem da Barragem de Terra com o auxílio do software AutoCad, considerando elementos e dimensões genéricas, composta por um núcleo de argila e enrocamento, conforme Figura 1 a seguir:
Em seguida foi utilizado a aplicação em VBA Excel para a extração dos quantitativos de materiais por elevação (Cota x Volume), conforme mostra a Tabela 1.
O VBA (Visual Basic for Applications) é uma ferramenta disponível no Microsoft Excel, que permite a automatização das análises através da programação de macros para inserção de mais opções de controle e edição de uma planilha. Basicamente o VBA atua como uma linguagem de programação que permite a criação de rotinas e a automatização de diversos processos dentro das planilhas e tabelas desenvolvidas no Excel. No caso foi desenvolvida uma rotina integrando o Excel ao Autocad, automatizando o cálculo e a separação de camadas do modelo 3D desenvolvido.
Tabela 1 – Quantitativos extraída do modelo utilizando a aplicação em VBA Excel
Para elaboração do cronograma no MS Project, os recursos lançados foram simplificados sendo utilizado o recurso enrocamento e o recurso núcleo, conforme Tabela 2.
Tabela 2 – Características dos Recursos Utilizados
Posteriormente foi vinculado o cronograma elaborado no software MS Project com o modelo 3D, utilizando o software Navisworks, no qual é possível obter o Time Linear, ou seja a execução conforme as etapas construtivas planejadas, no qual é possível visualizar o desenvolvimento construtivo da barragem conforme o decorrer de dias, semanas ou meses. Este é um recurso elementar para compreensão, simulação e compartilhamento de dados executivos e quantitativos que agem em conjunto com as dimensões da modelagem 3D.
Nesse sentido, inicialmente foram considerados 102 dias úteis para a conclusão da barragem explicitada, onde a cada 3 dias de trabalho decorridos havia um ganho de produtividade com o avanço de 0,67 metros/dia. Considerando que cada camada estimada possui um altura de 2 m, a cada 3 dias conclui-se uma camada que é composta tanto por enrocamento, quanto pelo núcleo, pois são desenvolvidas simultaneamente.
A TimeLine do software Naviswork permite a visualização do cronograma vinculado ao modelo 3D, detalhando a evolução das atividades, o percentual de avanço e o custo acumulado. Neste estudo de caso, foi considerado a visualização a cada 3 semanas (levando em consideração o último dia de cada semana), que neste caso, evidencia o processo de desenvolvimento da construção, conforme mostram Figuras de 2 a 5.
6. CONCLUSÃO
Interoperabilidade entre CAD e BIM;
Optou-se pelo uso da plataforma CAD como meio de desenvolvimento do modelo, não foi utilizado o Revit por ser mais indicado para a modelagem das estruturas de concreto de uma barragem. Para obras de terra o mais indicado seria o Autocad ou o Autocad civil 3D.
Para a elaboração de uma tabela contemplando os quantitativos de materiais, foi utilizado uma programação em VBA (Visual Basic for Applications) na plataforma Excel. Essa programação em específico, chama-se Cota x Volume e permitiu que as informações de volume pudessem ser extraídas diretamente do modelo 3D, e posteriormente, planejadas de maneira cronológica no MS Project, com inclusão de recursos e custos.
Essa fase do estudo de caso, foi elementar para o desenvolvimento de um cronograma realista junto ao Naviswork, juntamente com um planejamento abrangente minimizando as possibilidades de eventuais erros ou desvios de cálculos de quantitativos. De maneira geral as etapas foram eficazes e tiveram uma compatibilização otimizada de forma integrada.
Extração Automática de Quantidades
Buscando confiabilidade e assertividade na quantificação de serviços, foram observados alguns critérios de forma cautelosa em todas as suas etapas, para isto incluiu-se a elaboração de um modelo digital e a escolha da metodologia construtiva que será aplicada, considerando-se os dados quantitativos e qualitativos dos materiais que devem ser tão detalhados quanto o nível de informação presente no modelo BIM. Esses dados devem possuir o mesmo critério de informação quanto aos necessários durante a modelagem em 3D, o registro das evidências podem ser inseridas como metadados de seus componentes.
A extração automática de quantitativos dos modelos em BIM já se encontra prevista na primeira fase de implementação do BIM, nos termos dispostos no art. 4º, do Decreto 10.306/2020.
Outro ponto que merece destaque neste estudo de caso, é que a modelagem de todos os detalhes previstos em planta 2D, além de exigir mais esforço de elaboração, ocasionou sobrecarrega e erros modelo. E devido ao baixo impacto em custos e complexidade destes itens o levantamento manual se tornou mais viável.
DADOS BIOGRÁFICOS
(1) BIMDICTIONARY, Verbete Building Information Modelling. Disponível em: < http://bimdictionary.com/en/building- information-modelling. BUILDINGSMART. International home of OpenBIM. Disponível em <http://buildingsmart.org/>.
(2) Caderno de Apresentação de Projetos em BIM. [s.l.]: Governo de Santa Catarina – Secretaria de Estado do Planejamento, 2014. Disponível em: <http://www.spg.sc.gov.br/visualizar biblioteca/acoes/1176-393-1/file>.
(3) PMI. A Guide to the Project Management Body of Knowledge (PMBoK). 5a. ed. PMI Standard, 2013.
(4) SUCCAR, B. Building Information Modelling Framework: a research and delivery foundation for industry stakeholders. Automation in Construction, v. 18, n. 3, p. 357-375, 2009.
(5) BRASIL. Presidência da República. GC-BIM (Comitê Gestor). DECRETO Nº 9.377, de 17 de maio de 2018. Instituiu a Estratégia Nacional de Disseminação do Building Information Modelling. Brasília, 2018. Disponível em:<http://www.planalto.gov.br/CCIVIL_03/_Ato2015-2018/2018/Decreto/D9377.htm>.
(6) BRASIL. Presidência da República. DECRETO Nº 9.983, de 22 de agosto de 2019. -Building Information Modelling – Estratégia BIM BR. Disponível em: <http://www.planalto.gov.br/ccivil_03/_ato2019-2022/2019/decreto/D9983.htm>.
(7) 4) BRASIL Presidência da República. DECRETO Nº 10.306, de 02 de abril de 2020. -Building Information Modelling – Estratégia BIM BR. Disponível em: <http://www.planalto.gov.br/ccivil_03/_Ato2019- 2022/2020/Decreto/D10306.htm>.
(8) Autodesk Navisworks 2017: conceitos e aplicações / Adriano de Oliveira, Claudia Campos Neto. – São Paulo: Érica: 2017.