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Verificação automática de rotas de fuga com o Solibri

Introdução

O BIM vem sendo cada vez mais utilizado nos projetos de edifícios no Brasil e em diversas partes do mundo.

A complexidade crescente dos edifícios trouxe como uma das consequências o aumento da dificuldade no desenvolvimento e na gestão do processo de projeto.

Dele participam um grande número de agentes, cujos projetos exigem o atendimento à variados códigos: normas, códigos legais, códigos de edificações, etc., nos quais os requisitos demandados devem ser atendidos.

Os códigos de edifícios são escritos em linguagem humana. Amplos e complexos, exigem compreensão e conhecimento substanciais pelos usuários, muitas vezes são mal estruturados, podem ser inconsistentes, redundantes e contraditórios e em última instância, dependem da interpretação dos funcionários públicos, do arquiteto e demais projetistas.

Racionalizar o processo regulatório dos edifícios pode reduzir drasticamente o tempo necessário a fim de obter o alvará de construção, aumentar o resultado para o investidor e a receita fiscal para o município. Ademais, a sistematização do processo de análise de códigos deve resultar na redução de erros ou decisões inconsistentes de projeto.

Por esses motivos, a automatização da verificação dos códigos, onde regras bem definidas podem ser aplicadas automaticamente, com a mínima intervenção do usuário, se faz cada vez mais necessária, (NAWARI, 2012).

A adoção do BIM Eastman et al. (2009) permitiu o desenvolvimento de novos processos e o acesso a informação da construção em qualquer momento do seu ciclo de vida. De acordo com Eastman et al. (2009) a verificação automática de regras é o processo de utilização de […]”um software que não modifica um projeto, mas sim avalia um projeto com base na configuração de objetos, suas relações ou atributos“.

Em sistemas baseados em regras, aplicam-se restrições ou condições para um projeto proposto, obtendo-se resultados como “passar”, “falha”, “aviso” ou “desconhecido”.

Eastman et al. (2009) separam o processo de verificação de regras em quatro fases: a) interpretação das regras e sua estruturação lógica para a aplicação; b) preparação das informações necessárias do modelo BIM para o processo de checagem; c) checagem das regras aplicadas no modelo BIM e d) comunicação dos resultados (vista dos objetos não conformes).

Assim, um sistema baseado em regras inclui pelo menos dois elementos críticos: o modelo BIM do projeto e as regras.

As regras acontecem em diferentes formas de representação. Eastman et al. (2009) apresentam três classificações para as formas de representação de regras, a saber:
1. usando tradução de regras escritas codificadas em linguagem computacional,
2. usando tabelas paramétricas e
3. orientadas pela linguagem

O método orientado pela linguagem possibilita a extensibilidade do conjunto de regras conforme a necessidade, o que é possível apenas de forma limitada na abordagem de tabelas paramétricas ou de regras codificadas para a linguagem computacional.

Eastman et al. (2009) subdividem os métodos orientados pela linguagem em duas alternativas:

a) linguagem baseada em lógica. Por exemplo, a abordagem de Solihin, Wawan e Eastman, Charles (2015), que se baseia em grafos conceituais, os quais se baseiam em lógica de primeira ordem. Outro exemplo é o de Pauwels, Van Deursen, Verstraeten, et al. (2011) [17], de verificação semântica de regras, com base na descrição lógica, (BAADER et al. , 2008).

b) linguagem orientada por domínio específico. Por exemplo, a linguagem Building Environment Rule and Analysis (BERA) proposta em (LEE, 2011) .
As regras podem ser desenvolvidas ou criadas manualmente, quando representadas em linguagem codificada computacional. No caso de linguagem baseada em lógica existe a possibilidade de semiautomatizar o desenvolvimento de regras a partir da sua representação original em linguagem humana, como, por exemplo, estudado por (ZHANG E EL-GOHARY, 2013).

Conceitos de saída de emergência e rotas de fuga de edifícios

A Instrução técnica 02/2011 do Corpo de Bombeiros, SP prescreve os seguintes conceitos para as saídas de emergência e rotas de fuga:

Saídas de emergência

Para salvaguardar a vida humana em caso de incêndio é necessário que as edificações sejam dotadas de meios adequados de fuga, que permitam aos ocupantes se deslocarem com segurança para um local livre da ação do fogo, calor e fumaça, a partir de qualquer ponto da edificação, independentemente do local de origem do incêndio.

Além disso, nem sempre o incêndio pode ser combatido pelo exterior do edifício, decorrente da altura do pavimento onde o fogo se localiza ou pela extensão do pavimento (edifícios térreos).

Nesses casos, há a necessidade da brigada de incêndio ou do Corpo de Bombeiros de adentrar ao edifício pelos meios internos a fim de efetuar ações de salvamento ou combate.

Essas ações devem ser rápidas e seguras, e normalmente utilizam os meios de acesso da edificação, que são as próprias saídas de emergência ou escadas de segurança utilizadas para a evacuação de emergência.

Para isso ser possível as rotas de fuga devem atender, entre outras, às seguintes condições básicas:

Número de saídas

O número de saídas difere para os diversos tipos de ocupação, em função da altura, dimensões em planta e características construtivas.
Normalmente o número mínimo de saídas consta de códigos e normas técnicas que tratam do assunto.

Distância a percorrer (ROTA DE FUGA)

A distância máxima a percorrer consiste no caminhamento entre o ponto mais distante de um pavimento até o acesso a uma saída nesse mesmo pavimento.

Da mesma forma como o item anterior, essa distância varia conforme o tipo de ocupação e as características construtivas do edifício e a existência de chuveiros automáticos como proteção.

Os valores máximos permitidos constam dos textos de códigos e normas técnicas que tratam do assunto.

Largura das escadas de segurança e das rotas de fuga horizontais

O número previsto de pessoas que deverão usar as escadas e rotas de fuga horizontais é baseado na lotação da edificação, calculada em função das áreas dos pavimentos e do tipo de ocupação.

As larguras das escadas de segurança e outras rotas devem permitir desocupar todos os pavimentos em um tempo aceitável como seguro.
Isso indica a necessidade de compatibilizar a largura das rotas horizontais e das portas com a lotação dos pavimentos e de adotar escadas com largura suficiente para acomodar em seus interiores toda a população do edifício.

As normas técnicas e os códigos de obras estipulam os valores da largura mínima (denominado de Unidade de Passagem (UP)) para todos os tipos de ocupação.

Localização das saídas e das escadas de segurança

As saídas (para um local seguro) e as escadas devem ser localizadas de forma a propiciar efetivamente aos ocupantes a oportunidade de escolher a melhor rota de escape.

Mesmo havendo mais de uma escada, é importante um estudo e a previsão de pelo menos 10 m entre elas, de forma que um único foco de incêndio impossibilite os acessos.

Descarga das escadas de segurança e saídas finais

A descarga das escadas de segurança deve se dar preferencialmente para saídas com acesso exclusivo para o exterior, localizado em pavimento ao nível da via pública.

Outras saídas podem ser aceitas, como as diretamente no átrio de entrada do edifício, desde que alguns cuidados sejam tomados, representados por:
a. sinalização dos caminhos a tomar;

b. saídas finais alternativas;

c. compartimentação em relação ao subsolo e proteção contra queda de objetos (principalmente vidros) devido ao incêndio etc.

O Solibri e a verificação automática de regras

O Solibri tem uma biblioteca padrão de regras elementares, atualmente com 48 funções específicas.

 

O processo de criação de regras no Solibri compreende selecionar e combinar dentro das regras elementares disponíveis o conjunto necessário para a codificação completa da regra que se pretende desenvolver.

Uma vez selecionadas, estas regras precisarão ser configuradas em relação aos objetos a serem verificados, suas dimensões e parâmetros relacionados ao edifício. No caso em questão o edifício deverá ter configurado no seu modelo BIM as Portas de Saída e de Emergência. Com base nas informações do modelo, O Solibri fará o cálculo da rota de fuga e apontará os ambientes que estão fora dessa regra. Em termos práticos, se um ambiente está distante “X” metros da saída de emergência e se essa distância “X” for maior que a distância máxima permitida “Y”, definida pelo código de obras, então o projeto deverá ser revisto em relação a localização daquele ambiente.

Análise do escape e fuga da edificação

Para efetuar essa análise, o Solibri combina as seguintes verificações elementares, conforme figura abaixo. Observem que a “escape route analysis” é a verificação mais importante, porém não é a única a ser feita!

O vídeo a seguir, ilustra um exemplo de aplicação onde foi utilizado um modelo BIM a partir do Vectorworks. Nesse vídeo existem maiores detalhes de como funciona o processo todo.

Conclusões

A partir dos argumentos apresentados na revisão bibliográfica feita na introdução desse artigo, podemos caracterizar o Solibri, de acordo com a classificação proposta por Eastman et al. (2009) como um software que representa as regras usando tradução delas para a linguagem computacional.

Fica claro também que o modelo precisa ser bem preparado para essa análise, o que irá requerer conhecimento por parte do projetista da classificação correta dos espaços e dos objetos em conformidade com as classificações padronizadas do Solibri.

O processo de “extração da regra” a partir dos textos existentes exige uma análise lógica por parte do usuário para interpretar: os requisitos, os campos de aplicação, a seleção dos objetos a serem verificados e as suas exceções.

Essa etapa de extração de regra pode ser complexa. O texto da instrução técnica dos Bombeiros que foi apresentado demonstra isso: generalidades sem especificações precisas e buscas em outras normas e códigos. Isso também confirma a revisão bibliográfica conforme dito por (NAWARI, 2012).

Bibliografia

BAADER, F.; HORROCKS, I.; SATTLER, U. Description Logics. Foundations of Artificial Intelligence, v. 3, p. 135-179, 2008/01/01/ 2008. ISSN 1574-6526. Disponível em: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1574652607030039. Acesso em: 6/09/2017.

EASTMAN, C. et al. Automatic rule-based checking of building designs. Automation in Construction, v. 18, n. 8, p. 1011-1033, 12// 2009. ISSN 0926-5805. Disponível em: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0926580509001198

LEE, J. K. Building environment rule and analysis (BERA) language and its application for evaluating building circulation and spatial program. 2011. 217 Doctoral (Ph.D.). Georgia Institute of Technology, College of Architecture.

NAWARI, N. The Challenge of Computerizing Building Codes in a BIM Environment. In: (Ed.). Computing in Civil Engineering (2012): American Society of Civil Engineers, 2012. p.285-292. ISBN 978-0-7844-1234-3.

PAUWELS, P. et al. A semantic rule checking environment for building performance checking. Automation in Construction, v. 20, n. 5, p. 506-518, 8// 2011. ISSN 0926-5805. Disponível em: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0926580510001962

SOLIHIN, W.; EASTMAN, C. Classification of rules for automated BIM rule checking development. Automation in Construction, v. 53, p. 69-82, 5// 2015. ISSN 0926-5805. Disponível em: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0926580515000370

ZHANG, S. et al. Building Information Modeling (BIM) and Safety: Automatic Safety Checking of Construction Models and Schedules. Automation in Construction, v. 29, p. 183-195, 1// 2013. ISSN 0926-5805. Disponível em: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0926580512000799

 

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