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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/35550
Título: | Otimização da avaliação da sustentabilidade do ciclo de vida (ASCV) integrada à modelagem da informação da construção (BIM): proposta de método para tomada de decisão em estudos preliminares de infraestrutura viária urbana |
Título(s) alternativo(s): | Optimization of life cycle sustainability assessment (LCSA) integrated with building information modeling (BIM): a decision-making method for the preliminary design of urban road infrastructure |
Autor(es): | Crippa, Julianna |
Orientador(es): | Ugaya, Cássia Maria Lie |
Palavras-chave: | Sustentabilidade Modelagem de informação da construção Otimização matemática Ciclo de vida do produto - Aspectos ambientais Sistemas de informação geográfica Desenvolvimento sustentável Sistemas de suporte de decisão Sustainability Building information modeling Mathematical optimization Product life cicle - Environmental aspects Geographic information systems Sustainable development Decision support systems |
Data do documento: | 18-Set-2024 |
Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
Câmpus: | Curitiba |
Citação: | CRIPPA, Julianna. Otimização da avaliação da sustentabilidade do ciclo de vida (ASCV) integrada à modelagem da informação da construção (BIM): proposta de método para tomada de decisão em estudos preliminares de infraestrutura viária urbana. 2024. Tese (Doutorado em Sustentabilidade Ambiental Urbana) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2024. |
Resumo: | Esta tese propõe uma abordagem que integra três elementos principais: i) Modelagem da Informação da Construção (BIM); ii) Pesquisa Operacional (PO); e iii) Avaliação de Sustentabilidade do Ciclo de Vida (ASCV). Até o momento, não foram identificados na literatura métodos que otimizem projetos em BIM com base na ASCV, o que evidencia a originalidade desta pesquisa. A tese é composta por três artigos (Capítulos 2, 3 e 4). O primeiro artigo identifica métodos que utilizam otimização computacional para integrar PO e ASCV. O segundo artigo explora a aplicação de métodos de otimização no desenvolvimento de projetos de infraestrutura em BIM. O terceiro artigo propõe um método de otimização da ASCV integrado ao BIM como ferramenta de tomada de decisão para estudos preliminares de traçados de infraestrutura urbana. O desenvolvimento do método incluiu a criação de um modelo conceitual inicial, que se destaca pela possibilidade de aplicação do BIM em escala urbana, transformando-se em Modelagem da Informação da Cidade (CIM) ao ser integrado ao Sistema de Informação Geográfica (GIS) no contexto urbano. O modelo conceitual segue fielmente as diretrizes da ISO 19650 e incorpora as fases da Avaliação do Ciclo de Vida (ACV) estabelecidas nas normas ISO 14040 e 14044, adaptadas para a ASCV, que abrange a ACV-Ambiental e ACV-Social, além do Custeio do Ciclo de Vida (CCV). O modelo proposto é suficientemente flexível para incorporar novas demandas e fases do ciclo de vida, permitindo que o projeto mantenha as características do BIM para infraestrutura após a definição do estudo preliminar. Para a definição do projeto do método, foram testadas três ferramentas: Trimble Quantm, Softree Optimal (Path Explorer IA) e Autodesk InfraWorks, sendo esta última considerada a mais adequada para o desenvolvimento final. As soluções ótimas são geradas por meio de uma ferramenta de otimização computacional integrada ao software CIM. Os resultados de cada aspecto da sustentabilidade são calculados separadamente, permitindo uma interpretação detalhada e a escolha da solução final. Como parte da aplicação prática do método, recomenda-se o uso contínuo da ASCV para monitorar custos e impactos ambientais e sociais nas fases posteriores ao estudo preliminar. O método foi validado por meio de experimento controlado, que utilizou dados reais e fictícios para testes e comparou resultados com um projeto existente, e aplicação de formulário em entrevista com especialista e potencial usuário. Limitações do método são explicitadas junto as conclusões, no entanto, o método possui grande potencial de aplicação imediata por especialistas. A abordagem está estruturada de forma a permitir que profissionais do setor possam utilizar o método de forma prática e eficaz. Essa aplicabilidade imediata é um diferencial, pois facilita a implementação no mercado e na administração pública, promovendo decisões mais sustentáveis e informadas desde o início do planejamento. Além disso, os achados desta pesquisa podem apoiar desenvolvedores de software a incorporar aspectos ambientais e sociais em suas ferramentas, promovendo soluções de infraestrutura mais completas e alinhadas às demandas atuais de planejamento urbano sustentável. |
Abstract: | This thesis proposes an approach that integrates three main elements: i) Building Information Modeling (BIM); ii) Operations Research (OR); and iii) Life Cycle Sustainability Assessment (LCSA). To date, no methods have been identified in the literature that optimize BIM projects based on LCSA, highlighting the originality of this research. The thesis is composed of three articles (Chapters 2, 3, and 4). The first article identifies methods that use computational optimization to integrate OR and LCSA. The second article explores the application of optimization methods in developing infrastructure projects in BIM. The third article proposes an LCSA optimization method integrated with BIM as a decision-making tool for preliminary studies of urban infrastructure layouts. The development of the method included creating an initial conceptual model that is notable for enabling the application of BIM at an urban scale, transforming into City Information Modeling (CIM) when integrated with a Geographic Information System (GIS) in an urban context. The conceptual model strictly follows ISO 19650 guidelines and incorporates the Life Cycle Assessment (LCA) phases established in ISO 14040 and 14044, adapted for LCSA, covering Environmental LCA, Social LCA, and Life Cycle Costing (LCC). The proposed model is sufficiently flexible to incorporate new demands and life cycle phases, allowing the project to retain BIM characteristics for infrastructure after the preliminary study definition. For method design, three tools were tested: Trimble Quantm, Softree Optimal (Path Explorer AI), and Autodesk InfraWorks, with the latter considered the most suitable for final development. Optimal solutions are generated through a computational optimization tool integrated into the CIM software. Results for each sustainability aspect are calculated separately, allowing detailed interpretation and selection of the final solution. As part of the practical application of the method, the continuous use of LCSA is recommended to monitor costs and environmental and social impacts in phases following the preliminary study. The method was validated through a controlled experiment using both real and simulated data for testing, with results compared to an existing project, and a questionnaire conducted in an interview with a specialist and a potential user. Method limitations are outlined in the conclusions; however, it has significant potential for immediate application by specialists. The approach is structured to allow professionals in the field to use the method practically and effectively. This immediate applicability is a distinguishing factor, facilitating implementation in the market and public administration, promoting more sustainable and informed decisions from the outset of planning. Furthermore, the findings of this research can support software developers in incorporating environmental and social aspects into their tools, promoting more comprehensive infrastructure solutions that align with current sustainable urban planning demands. |
URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/35550 |
Aparece nas coleções: | CT - Programa de Pós-Graduação em Sustentabilidade Ambiental Urbana |
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