Uso do BIM na adequação à
Norma de Desempenho - Pt.3

Hugo // 21 de maio de 2019 // 12:31

Esse é o terceiro artigo de uma série de artigos acerca do uso da plataforma BIM para a adequação de projetos à Norma de Desempenho NBR 15575.

Para que haja um melhor entendimento do conteúdo, leia o primeiro artigo (clique aqui!) e o segundo da série (clique aqui!).

Estudo de caso

1. Projetos

Para atingir um melhor entendimento do funcionamento da plataforma BIM e como ela pode auxiliar no desenvolvimento de projetos e adequação à Norma de Desempenho buscamos realizar a elaboração dos projetos de uma edificação de três pavimentos tomando como base um terreno de 16 x 20 m na cidade de Campina Grande – PB.

Na elaboração desses projetos, atentou-se para os desafios e facilidades que a plataforma BIM pode vir a oferecer.

1.1. Arquitetônico

De maneira análoga ao fluxo tradicional de produção de projetos, o projeto arquitetônico deve ser o primeiro a ser desenvolvido, pois ele dará a base necessária para que os demais projetos possam ser elaborados.

O software utilizado nessa etapa foi o Revit 2018 da Autodesk.

Tomando como base o terreno disponível, decidiu-se que o projeto seria uma edificação de três pavimentos (térreo mais dois) com dois apartamentos de 60,4 m² por andar e com os respectivos cômodos: Sala de Jantar/Estar, Cozinha, Área de Serviço, Banheiro Social, Quarto, Suíte e Banheiro da suíte.

Todos os cômodos atendem aos limites mínimos de área especificados no código de obras da cidade de Campina Grande.

Inicialmente atentou-se para os recuos frontal, traseiro e laterais mínimos exigidos no código de obras, os quais foram atendidos sem problemas.

O recuo frontal estabelecido também foi o suficiente para disposição da quantidade mínima necessária de garagens para o empreendimento (6 vagas com 2,5 x 5 m cada), restando ainda espaço suficiente para um pórtico de entrada de 1 m de largura.

O pórtico foi desenhado com espaço suficiente para a instalação dos medidores individualizados de água e energia que devem ser instalados em local acessível e fora da edificação de acordo com as novas exigências da Cagepa (Compania de Água e Esgotos da Paraíba) e Energisa respectivamente.

As ferramentas oferecidas pelo software já possuem função definida específica para cada elemento construtivo, o que facilita bastante na hora do lançamento de paredes, pisos, forros e etc.

Além disso, cada elemento possui uma gama de parâmetros que podem ser alterados de acordo com as necessidades. Esses parâmetros serão úteis mais à frente na geração dos quantitativos.

O lançamento de portas e janelas buscou adequar-se aos parâmetros dimensionais exigidos pela NBR 15.575.

No caso da janela do banheiro social houve uma pequena dificuldade de definição, já que a única possibilidade de lançamento encontrada era virada para o hall da escada, porém, como a escada é aberta e possui iluminação suficiente, a opção mostrou-se viável, com a peculiaridade de que a ventilação seria exercida por um exaustor no topo do shaft para evitar que houvesse acesso indesejado pelo hall.

Pode ser visto como foi definida a planta baixa da arquitetura na imagem abaixo.

Tendo executado essa etapa bastou fazer a cópia dos elementos desse pavimento para os demais pavimentos pré configurados restando apenas configurar o telhado e o reservatórios de água superior e inferior.

Com isso, o modelo tridimensional foi completado, conforme apresentado na imagem.

Com o modelo em mãos podem ser utilizadas as ferramentas de visualização e de corte para conseguirmos capturar qualquer imagem que se queria documentar do projeto, conforme indica a imagem:

Após a captura das vistas necessárias foi preciso apenas aplicar os elementos de documentação para gerar as pranchas (em anexo), finalizando assim o projeto arquitetônico.

1.1.1. Comentários

Para essa etapa do projeto, o uso do Revit, sem dúvida, proporcionou um grande auxílio no seu desenvolvimento.

Comparando com um projeto desenvolvido em CAD, o projeto em BIM mostrou uma maior velocidade no desenho da planta baixa e na extração dos cortes necessários com uma quantidade nula de incoerências entre eles, diminuindo drasticamente o tempo de produção.

A possibilidade de se construir o modelo em três dimensões simultaneamente com o desenvolvimento da planta baixa permite que o projetista possa identificar erros que atentem contra as normas, principalmente nas questões de segurança no uso, na operação, na funcionalidade e na acessibilidade da edificação.

1.2. Estrutural

Terminado o projeto arquitetônico deu-se início às análises estruturais da edificação.

Essa etapa foi subdividida em duas: modelagem e cálculo.

Os softwares utilizados foram o Revit 2018 da Autodesk, o Robot Structural Analysis 2018 da Autodesk e o Eberick Next da AutoQI.

1.2.1. Modelagem

A primeira etapa a ser realizada foi a vinculação do projeto arquitetônico no projeto de modelagem estrutural.

Quando um projeto é vinculado ao outro ele aparece como uma espécie de “sombra” a qual servirá de referência para o lançamento dos elementos estruturais.

Após feita a vinculação e colaboração dos níveis do projeto arquitetônico junto ao projeto estrutural, pôde-se dar início ao pré-lançamento.

Foram utilizadas seções das peças com um tamanho arbitrário (15x30cm para vigas e pilares e 10 cm para lajes maciças) que posteriormente foram ajustados para as dimensões necessárias para suportar a carga.

Na figura abaixo encontra-se o pré-lançamento da estrutura.

À medida em que a estrutura geométrica é definida também é gerado um modelo analítico, o qual representa os centros de inércia das peças e suas excentricidades. O modelo analítico é então exportado para os softwares de cálculo estrutural.

A Autodesk disponibiliza aos seus usuários um recurso bastante útil no momento do pré-lançamento das estruturas, chama-se A360, ele permite que o projeto seja exportado para os servidores da empresa onde será feita uma análise das reações e deslocamento que servirá para se ter uma ideia do comportamento da estrutura.

O pré-lançamento desenvolvido apresentou deslocamentos excessivos em alguns pontos e precisou ser refeito.

No processo foram rearranjados alguns pilares e vigas e diminuída a carga do reservatório de água superior. O comportamento apresentado no segundo lançamento foi considerado satisfatório e, portanto, deu-se prosseguimento ao processo.

1.2.2. Modelagem

A segunda etapa do processo foi a exportação do modelo analítico para o software Robot structural analysis através de um plug-in disponibilizado pela Autodesk.

Feito isso, o próximo passo foi a adequação parcial dos parâmetros de cálculo para a NBR 6118 de 2014.

Esse passo mostrou-se necessário porque o software não disponibiliza as normas brasileiras como padrão para o uso, portanto tomou-se como base o Eurocode EN 1990, pois ele se assemelha bastante com a norma vigente, porém, apenas uma adaptação parcial pôde ser feita, já que para realizar uma adaptação completa seria necessário alterar o código do programa.

As alterações realizadas incluíram a mudança das bitolas das armaduras, as flechas admissíveis, resistência característica do concreto, coeficiente de Poisson, módulo de Young, peso específico unitário do concreto, entre outros.

Com os parâmetros configurados, realizou-se o lançamento das cargas de superfície e lineares de acordo com as especificações da NBR 6120 e da NBR 6118.

Utilizou-se também a ferramenta de simulação de ventos disponível no programa, tomando como referência os parâmetros exigidos na NBR 6123. Pode-se ver nas imagens abaixo a aplicação das cargas.

Prosseguiu-se formando as combinações das cargas que foram realizadas de forma automática, precisando apenas alterar os coeficientes de majoração para que se adequassem à norma brasileira.

Feito isso, foram atribuídos os parâmetros das peças estruturais tais como classe do concreto, situação de apoio, entre outros. A estrutura encontrou-se pronta para o cálculo.

Realizados os cálculos necessários, foram encontradas situações extraordinárias de armaduras, as seções apresentaram em alguns trechos áreas de aço inaceitáveis (em vermelho) e impróprias para a execução, conforme indica a imagem abaixo.

Portanto, optou-se por realizar o cálculo estrutural em outro software para saber se o problema foi no manuseio do Robot ou no lançamento da estrutura.

A planta baixa da arquitetura foi então extraída do projeto arquitetônico em formato DWG e exportada para o Eberick e a estrutura foi remodelada.

O ideal seria exportar a estrutura em formato IFC, porém o Eberick trabalha apenas com elementos lançados em uma plataforma 2D.

Primeiramente foram ajustados os níveis do projeto de acordo com os níveis pré-estabelecidos da arquitetura e posicionado o desenho das plantas baixas em seus respectivos níveis, ajustando a escala para que não houvesse discrepância nas medidas. Estabeleceu-se também a origem dos croquis em um ponto em comum do projeto.

Posteriormente, posicionou-se os pilares nos locais adequados, todos com uma seção inicial de 15 x 30 cm, atentando-se para a sua orientação e, em seguida, foi feita a renumeração dos pilares.

Após o lançamento dos pilares foi feito o lançamento das vigas, atentando para as condições de apoio dependendo da situação e logo após, feito o lançamento das lajes maciças, com espessura inicial de 10 cm, e das escadas.

Concluídas as etapas de lançamento das peças estruturais pôde-se então aplicar os carregamentos devidos, tanto de sobrecargas como de cargas permanentes (paredes) nas vigas e nas lajes.

Realizou-se a verificação do modelo para saber se havia alguma inconsistência, as quais foram devidamente corrigidas. Com isso o projeto encontrou-se preparado para o processamento (cálculo).

O projeto foi concluído com êxito sem apresentar nenhum problema grave que necessitasse a modificação do lançamento da estrutura, indicando que a tentativa frustrada de cálculo através do Robot deu-se graças a falhas de operação.

Uma segunda tentativa foi realizada no Robot, atentando-se mais cautelosamente à geração do modelo analítico no Revit Structure, realizando, posteriormente, o mesmo processo de configuração e adequação à NBR 6118.

Percebeu-se dessa vez que as armaduras e dimensões das peças encontradas atenderam aos padrões aceitáveis por norma e inclusive foram bastante semelhantes aos resultados encontrados pelo Eberick.

As peças foram então exportadas de volta para o Revit onde puderam ser mais facilmente manuseadas. A seguir, imagem do modelo completo:

Completado todo o projeto estrutural, foi feito o processo inverso ao realizado anteriormente, ou seja, vinculou-se o projeto arquitetônico ao projeto estrutural e com isso foi possível adequar as paredes de alvenaria de acordo com a disposição das peças estruturais dimensionadas.

Isso permite que, posteriormente, a quantificação da alvenaria e dos revestimentos seja dada de forma mais precisa.

A figura abaixo apresenta a realização desse processo:

A NBR 15.575 utiliza como parâmetro as normas anteriormente citadas em questões de execução e dimensionamento.

Porém, nela é possível encontrar os quesitos que abordam a questão de impactos sobre a estrutura, os quais são realizados ensaios de corpo mole e duro tanto nas peças estruturais como nos elementos de vedação.

Buscando estar de acordo com a proposta desse presente trabalho, foi pesquisada a disponibilidade de softwares que simulassem os ensaios de corpo mole e duro para que pudessem substituir os ensaios físicos em laboratório, porém a pesquisa foi infrutífera, pois não foi encontrado nenhum programa que realize essas funções.

1.2.3. Comentários

A produção do projeto estrutural mostrou-se, de certa forma, dificultosa, foi necessário um grande investimento de tempo para se conseguir a versão final do projeto.

O Robot, por não possuir as normas brasileiras em sua biblioteca, exige que seja feita a adequação que não pode ser plena a não ser que seja modificado o código do programa, além disso, as ferramentas são um pouco menos automatizadas que as ferramentas do Eberick.

O desenvolvimento da estrutura no Revit Structure deve ser feito com muita atenção. Percebeu-se que qualquer pequena falha no modelo analítico ocasiona uma grande quantidade de inconsistências nas armaduras, tornando o projeto impreciso e pouco confiável.

Outra desvantagem encontrada do Robot é o fato de não possuir (ou não ter sido encontrados) recursos de análise de estabilidade global e nem de cálculo de escadas, exigindo que o usuário faça esses cálculos em outro software ou manualmente, dificultando assim o processo.

Porém, apesar das desvantagens, a possibilidade de se exportar a armadura calculada para um modelo de forma automática permite que sejam gerados detalhamentos bastante precisos que podem facilitar bastante na hora da execução, além disso, as armaduras poderão ser manipuladas nas etapas de orçamento e gerenciamento, entrando em consenso com o conceito BIM.

1.3. Hidrossanitário

A próxima fase do trabalho foi o desenvolvimento do projeto hidrossanitário utilizando os softwares Revit da Autodesk e o OfcDesk para Revit da OfcDesk (Add-on de dimensionamento de equipamentos hidráulicos e tubulações).

As normas utilizadas como referência foram a NBR 5626, NBR 8160 e A NBR 15.575.

O passo inicial do projeto foi a vinculação do projeto arquitetônico ao projeto hidrossanitário, o qual serviu como base para o lançamento dos componentes.

Os níveis foram copiados do projeto arquitetônico através da ferramenta de colaboração disponibilizada pelo software, evitando assim que houvesse diferenças de cotas entre os níveis dos projetos.

Tendo sido estabelecidos os níveis, foi feito o cálculo da reserva de água do prédio, levando em consideração a quantidade estimada de residentes e de dias de autonomia.

Concluiu-se que uma reserva de 7,2 m³ seria o suficiente para dois dias de uso, porém, devido as frequentes interrupções de abastecimento na área por consequência do racionamento, optou-se por adicionar 7,8 m³ nessa soma, os quais 5 m³ foram dispostos no reservatório superior e o restante no reservatório inferior, uma bomba de 0,5 cv foi escolhida para fazer o deslocamento (recalque) da água do reservatório inferior para o superior.

Optou-se por projetar um sistema com registro de consumo individualizado, portanto com um hidrômetro para cada apartamento, localizado na parte externa da edificação.

Prosseguindo, foram colocados os dispositivos hidráulicos no pavimento térreo (Torneiras, vasos sanitários, etc.) que serviram de ponto de partida para o traçado das tubulações de água fria.

As famílias dos dispositivos utilizados são disponibilizadas gratuitamente por algumas marcas encontradas no mercado como Tigre, Lorenzetti, Deca e Celite.

Portanto, o projeto é realizado prevendo equipamentos reais que podem ser encontrados facilmente em qualquer loja de material de construção e que também pode ter informações importantes adicionadas nas famílias, tais como preço, garantia, contato de fornecedores, etc.

Os dispositivos foram então conectados por tubulações em PVC, evitando ao máximo o uso de joelhos e tês.

Optou-se por passar a tubulação por shafts já que a Norma de Desempenho exige que seja facilitado ao máximo o acesso às instalações para que a manutenção seja o mais fácil possível de ser realizada.

Finalizado o traçado das tubulações de água fria, deu-se início ao traçado das tubulações de esgoto.

Nessa etapa utilizou-se um recurso do Revit que permite dispor os tubos com a inclinação devida e realista, já que, diferentemente de projetos realizados em CAD, o Revit trabalha em um ambiente tridimensional o qual permite que se possa analisar como o encaixe das tubulações se dá de fato.

Buscou-se também respeitar os parâmetros de ventilação, instalação de caixas de gordura e de inspeção de maneira adequada e a não utilização de joelhos de 90º na horizontal, estabelecidos por norma.

O traçado final do projeto, como pode ser visto na imagem, ficou da seguinte forma:

Com todo o traçado pronto pôde-se então realizar o dimensionamento das tubulações, seguindo as exigências das normas em relação às pressões mínimas e máximas e velocidade máxima.

Para efetuar os cálculos foi utilizado o OfcDesk para Revit que é um add-on que já possui configuração para as normas brasileiras. O OfcDesk disponibiliza recursos de dimensionamento para tubulações de água fria e quente, esgoto, calhas, bombas, reservatórios de água, fossas, sumidouros e valas de infiltração. A imagem mostra como o programa relata as falhas no projeto.

Seguiu-se então com as correções dos trechos para que atendessem aos parâmetros das normas e, com isso, o projeto encontrou-se pronto para a realização da documentação.

O Revit disponibiliza um recurso de rotulação de elementos que facilita bastante o processo de documentação, já que, caso haja uma modificação no elemento rotulado, a informação atrelada ao rótulo é modificada automaticamente, evitando assim que haja o retrabalho de modificar tudo manualmente.

1.3.1. Comentários

A realização do projeto hidrossanitário no Revit mostrou muitas vantagens, dentre as mais notáveis pode-se destacar:

· Utilização de materiais presentes no mercado;

· Facilidade na produção de vistas isométricas;

· Quantificação precisa dos materiais;

· Inclinação realista das tubulações.

Apenas essas vantagens citadas já superam muito o processo de produção de projetos em CAD, além disso, devido ao uso da extensão da OfcDesk, é possível calcular as pressões na tubulação, volume de reservatórios, volume de fossas, entre outros, de forma integrada, diminuindo assim o tempo gasto no projeto.

O fato de o projeto ser desenvolvido utilizando o conceito BIM também possibilita o manuseio de informações de fornecedores e garantias que foram exploradas posteriormente nesse trabalho.

Em relação à NBR 15.575 não foram encontrados recursos que auxiliassem expressamente na adequação, em grande parte porque a norma, além de remeter-se as normas NBR 5626 e NBR 8160, exprime apenas quesitos de ergonomia dos aparelhos e de acesso para a manutenção de tubulações.

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