Ponte Crusell - Colaboração é crucial para o uso do BIM com sucesso na construção

A colaboração é crucial para o uso do BIM com sucesso na construção. Isso foi aprendido durante o projeto da ponte Crusell na Finlândia.

Lições aprendidas com o BIM

A abertura entre as equipes de projeto e construção ajudou a aprender mais sobre a modelagem de informações de construção (BIM) e encontrar boas práticas no projeto da ponte Crusell em Helsinque, Finlândia. Muitas mudanças foram implementadas na estrutura

da ponte após licitação competitiva, como foi sugerido pela empreiteira. Durante a fase final de projeto estrutural, um modelo compartilhado estava sendo sincronizado em um servidor web. Os participantes do projeto que compartilham o modelo de informações foram o projetista, proprietário do projeto, empreiteiro geral e muitos subcontratados.

Conectando distritos urbanos marítimos

A ponte Crusell é uma ponte de cabos encomendada pelo departamento de obras públicas da cidade de Helsinque. A ilha Jätkasaari, uma parte do antigo Porto Oeste perto do centro da cidade de Helsinque, está sendo transformada em um novo distrito urbano marítimo. As operações de carga foram movidas para outra parte da cidade para viabilizar o desenvolvimento de cerca de 9.000 novas moradias, dando origem à necessidade de uma nova ponte rodoviária. A ponte Crusell liga a borda residencial ocidental de Jätkasaari com a parte comercial do distrito de Ruoholahti. A ponte tem 175 m de comprimento e 25 m de largura. Seu design foi escolhido através de uma competição. A construção começou no outono de 2008, e a ponte foi concluída em 2011.

Projetado e suportado pela modelagem

A ponte foi projetada pela WSP Finlândia e construída pela Skanska Civil. Possui dois vãos assimétricos de cabos, medindo 92,0m e 51,5m (o comprimento total é de 143,5 m), e para o escoamento do tráfego uma largura de 24,8 m. Durante o

processo de projeto e construção, a equipe do projeto implementou tanto as tecnologias BIM quanto os princípios e ferramentas de construção enxuta. A ponte Crusell e todas as estruturas que acompanham a costa foram projetadas por modelagem, e o modelo Tekla da ponte contém todas as estruturas. Todas as estruturas de concreto foram modeladas, incluindo reforço. A WSP Finland, responsável pela modelagem estrutural, também supervisionou o projeto durante a competição. Desenhos para conjuntos de aço e estruturas de concreto foram produzidos diretamente a partir do modelo 3D. A análise das estruturas das pontes foi feita principalmente pelo cálculo da FEM.

Foi feito uso extensivo do modelo 3D para a fabricação de vigas de aço e reforço de concreto, para monitoramento e gerenciamento da cadeia de fornecimento de componentes fabricados, para o projeto de estrutura de forma e suporte temporário, para controle de qualidade utilizando escaneamento a laser, e para planejamento de construção utilizando animação 4D. A modelagem apoiou práticas de construção enxuta durante o projeto, como a gestão da produção no local usando o Último Sistema de Planejador™.

Uma experiência de  aprendizado para todos

O projeto da ponte Crusell tornou-se um processo de aprendizagem BIM para todos os envolvidos, mesmo para aqueles que tinham experiência prévia de uso do BIM, pois muitas novas soluções e técnicas foram testadas. O projetista havia modelado parcialmente a ponte para produzir visualizações para a competição de design. Como seu projeto conceitual incorporou uma grande quantidade de aço e tinha uma necessidade de precisão, eles recomendaram o uso da modelagem ao cliente para obter melhores resultados. Assim, o cliente decidiu tentar a modelagem, incluindo estruturas de aço e concreto com todo o reforço. Daí que o projeto se tornou o piloto tanto para o cliente quanto para o projetista: para o cliente, foi seu primeiro projeto de ponte utilizando BIM abrangente, incluindo dimensões de tempo e gestão, e para o projetista, foi sua primeira experiência modelando concreto com reforço. Usar o modelo 3D no canteiro de obras foi uma nova experiência para todas as partes do projeto, subcontratados, topógrafos, fornecedores etc.

Devido à natureza pioneira do uso do BIM em uma ponte altamente sofisticada, a equipe Tekla forneceu suporte intensivo à equipe do projeto. Durante todo o processo de projeto e construção, a equipe Tekla ajudou os membros da equipe a aprender e, em seguida, aplicar novos recursos do software Tekla Structures: compartilhar o modelo pela Web (sincronização); Planejamento 4D; sincronização do modelo com software de gestão de fábrica dos fornecedores; e exportação de dados de fabricação diretamente para máquinas CNC controladas por computador.

Interoperabilidade de software

Várias aplicações de software foram utilizadas através das quatro fases diferentes do projeto da ponte Crusell: a competição de design, o desenvolvimento geral do projeto, o projeto estrutural final e a construção. Ao final de uma pausa de quatro anos no projeto em 2008, as ferramentas BIM haviam se desenvolvido a ponto de a equipe de design considerá-las adequadas para um projeto de ponte dessa complexidade e a interoperabilidade de software tornou-se uma grande preocupação.

A primeira e mais óbvia maneira pela qual isso foi abordado no projeto foi por todos os principais participantes – cliente, projetistas, empreiteiros gerais e grandes subcontratados – concordando em usar a mesma ferramenta BIM primária, Tekla. Assim, a troca de dados entre eles foi reduzida a uma questão de sincronização de dados. No entanto, os dados também tiveram que ser trocados com outras aplicações, como Trimble Realworks, Vico Control, PARICad, Reinforcement List v3.1 e sistemas ERP dos fabricantes. Quando isso exigia apenas troca de geometria, como entre Trimbleworks e o modelo Tekla, o formato de arquivo DWG foi usado. Onde era necessária troca de informações mais rica, como entre o modelo Tekla e o PERICad, foram usados arquivos IFC. Quando os dados alfanuméricos foram suficientes, ou onde a geometria poderia ser descrita parametricamente em vez de explicitamente, como para definir formas de armaduras para fabricação, formatos simples de arquivos ASCII foram gerados a partir do modelo Tekla.

Sincronização de modelos

Muitos participantes diferentes estão envolvidos em cada projeto de construção. Para melhorar a troca de informações e a comunicação entre eles, fornecedores BIM como o Tekla desenvolveram funcionalidade para sincronizar os modelos mantidos pelos participantes do projeto. No caso do Tekla, isso é conseguido usando um servidor central de sincronização de fornecedores. O projeto da ponte Crusell foi o primeiro projeto de ponte a empregar essa funcionalidade.

O modelo de construção da ponte Crusell foi publicado no servidor do WSP. Seu formato Tekla Web Viewer já era utilizado na fase de licitação e, portanto, também estava disponível para planejamento e gestão de obras. O modelo estrutural original das estruturas metálicas de Pilão estava disponível durante todo o projeto.

O modelo de contratação utilizado foi o Design-Bid-Build (DBB). Sua lógica era permitir uma seleção de fabricantes cedo para que pudessem influenciar os estágios finais do desenvolvimento do design. O fabricante de aço, Rautaruukki, por exemplo, esteve envolvido na conclusão do projeto devido ao seu amplo conhecimento e experiência em detalhamento de aço. Isso valeu a pena no longo prazo, pois não houve problemas relacionados às dimensões ou qualidade dos elementos ou estruturas de aço ocorridos durante a construção. A sincronização foi fundamental, pois o projeto detalhado continuou por um longo período em paralelo com as obras. Isso é comum para projetos acelerados, nem tanto para projetos tradicionais Design-Bid-Build (DBB)..

A sincronização entre o modelo contratante da Skanska e o modelo de fabricação de Ruukki se mostrou essencial, e essa relação é comum em todos os projetos onde os fabricantes realizam detalhamento de fabricação. A sincronização entre os participantes do projeto foi realizada mais ou menos semanalmente. Sempre que o projetista fazia mudanças significativas no modelo, eles informavam o canteiro de obras para que pudessem sincronizar para obter a versão mais recente dos objetos em seu modelo que foram herdados do modelo do designer. Como o contratante também modelou estruturas temporárias, formas e outras características, apenas os objetos do projetista que haviam sido alterados foram adicionados em cada atualização, substituindo os anteriores. O diretor de informações do projeto da empreiteira pôde filtrar e identificar aqueles que haviam sido atualizados, e ver onde e como as mudanças impactaram o modelo de construção.

Muitas vezes o contratante geral tinha informações sobre as mudanças no modelo bem antes dos desenhos serem aprovados pelo cliente, para que pudessem se preparar com antecedência para um futuro próximo. A sincronização entre o canteiro de obras e os modelos dos subcontratados também foi feita, mas de forma menos regular, principalmente em resposta às mudanças feitas. A sincronização exigiu não apenas uma solução tecnológica, mas também um protocolo de gestão, acordado por todas as partes, que afirmava quem tinha permissão para editar o que e quando.

BIM em fase de construção

A ponte Crusell não é grande, mas tem um design interessante e fez excelente uso do BIM para uma série de propósitos de construção. É justo dizer que o modelo impulsionou a construção em todos os aspectos. Toda a estrutura da ponte, até a última barra de reforço, e todas as estruturas temporárias de suporte e obras de concreto foram modeladas. A Skanska manteve o modelo em um servidor no escritório do canteiro de obras e nomeou um engenheiro civil para o papel de 'oficial de informações do contratante', cuja responsabilidade era fornecer informações a todos os participantes do projeto e manter e atualizar o modelo da empreiteira.

Por que Skanska manteve o modelo no local? No momento em que os trabalhos começaram, o projeto estava incompleto, e assim o projeto não pôde ser minuciosamente programado. As equipes do site estavam desconfiadas no início, sem entender como o modelo os beneficiaria, ou para que poderiam usá-lo. Mas tudo foi modelado, e o modelo do contratante foi continuamente sincronizado com o modelo do projetista à medida que se desenvolveu. O modelo da empreiteira tornou-se a principal fonte de todas as informações para as equipes no canteiro de obras: para dimensões, para visualizar como construir diferentes peças, para procedimentos, para relatórios de entrega de materiais. O oficial de informações foi mantido ocupado fornecendo todas as informações solicitadas ao modelo.

Embora o modelo inicial da ponte tenha sido preparado pelos projetistas, a Skanska fez adições e o editou-o para refletir o processo de construção. O modelo foi muito utilizado para sequenciamento de tarefas e trabalhos, e para o trabalho de visualização. Todas as estruturas temporárias, torres de escoramento, estacas temporárias, formas e equipamentos, foram modeladas. Carpinteiros viriam a ver o modelo para entender a geometria complexa antes e enquanto preparavam formas de concreto, como as hastes duplamente curvas dos pilares. Estas faces complexas foram importadas para o Tekla como geometria de referência.

Como fonte e para informações ainda mais detalhadas sobre o projeto, consulte o Manual BIM 2ª edição  por Chuck Eastman, Paul Teicholz, Rafael Sacks e Kathleen Liston (Wiley, ISBN 978-0-470-54137-1).