Integrated planning and recording circularity of construction materials through digital modelling

Abstract

Actualmente, a indústria AEC está a ser transformada pela tecnologia, inovação, e modelos de negócio orientados para a informação para resolver problemas que dificultam um futuro sustentável. O sector da construção é uma importante fonte de impacto ambiental, uma vez que as suas operações comerciais conduzem ao esgotamento das matérias-primas, à contaminação ambiental e às emissões de gases com efeito de estufa. Esta dissertação centra-se no processo de demolição, uma vez que os actuais resíduos gerados e as taxas de reciclagem indicam que é necessário um funcionamento mais eficaz para permitir a circularidade dos materiais de construção, uma vez que a maioria deles tem potencial para ser reutilizada ou reciclada. O principal objectivo do estudo é representar a abordagem orientada pelo BIM no levantamento de bens, gestão de resíduos de demolição de construção e a sua representação digital como uma composição de materiais e produtos numa aplicação baseada na web para uso público aberto. O trabalho revela metodologias existentes, aplicações, avanços, e contém uma revisão das normas e da base legislativa em relação à aplicação das tecnologias de informação e metodologias de gestão da informação no contexto da economia circular. Utilizando uma abordagem de reengenharia de processos empresariais, foi definido o modelo atual do processo de demolição e a sua análise de lacunas, e foi proposto um novo modelo atualizado com metodologias orientadas para o digital. Estas metodologias referem-se a: (i) uma abordagem eficiente à recolha de dados e modelação de um bem a ser demolido; (ii) modelos de dados de produto para objetos BIM para circularidade de informação; (iii) nível de informação necessário para casos de demolição para estabelecer requisitos de informação na entrega de projetos conduzidos pelo BIM. Foram discutidos os papéis dos formatos de dados abertos, abordagens de fonte aberta e aplicações baseadas na Web na promoção da economia circular no sectorda construção e no fornecimento de tecnologias acessíveis para uso público generalizado. Com base nos potenciais e vantagens identificados, foi implementado o protótipo de uma plataforma baseada na web para o processamento de modelos IFC BIM, fornecendo um input automatizado para os mercados de resíduos e produtos de demolição. Para justificar o novo fluxo de trabalho proposto, foi demonstrado um estudo de caso com a aplicação de metodologias de processo de reengenharia e a proposta de um plano de execução BIM. A apresentação do estudo de caso começou com o levantamento e auditoria pré demolição, seguido da elaboração do modelo BIM, terminando com a utilização da plataforma web desenvolvida, mostrando o seu funcionamento bem-sucedido. A implementação do fluxo de trabalho proposto mostrou a sua eficiência, aplicabilidade e viabilidade. Os objetivos propostos foram avaliados como tendo sido alcançados.

Today, the AEC industry is being transformed by technology, innovation, and data-driven business models aiming to solve problems obstructive to a sustainable future. The construction sector is one of the leading sources of environmental impact since its business operations lead to raw material depletion, environmental contamination, and greenhouse gas emissions. This dissertation focuses on the demolition process, as currently generated waste and recycling rates indicate that more effective operation is needed to enable circularity of construction materials since most of them have potential to be reused or recycled. The main purpose of the study is to represent the BIM-driven approach for asset survey, construction demolition waste management, and its digital representation as a composition of materials and products in a web-based application for open public use. The work discloses existing methodologies, applications, breakthroughs, and contains a review of standards and legislation base in relation to the application of information technologies and information management methodologies in circular economy context. Using business process reengineering approach, the current process model of demolition practice and its gap analysis were defined, and the new upgraded model was proposed with digital-driven methodologies. These methodologies refer to: (i) a cost-effective approach to data capture and modelling of an asset to be demolished; (ii) product data templates for BIM objects for information circularity; (iii) level of information need framework for demolition use case to establish information requirements in BIM driven project delivery. The roles of open data formats, open-source approaches, web-based applications in promoting circular economy in the construction sector and providing affordable technologies for widespread public use were discussed. Based on identified potentials and advantages, the prototype of a web-based platform for IFC BIM model processing was implemented, providing an automated input for marketplaces for demolition waste and products. To justify the proposed new workflow, a case study was demonstrated with the application of methodologies of reengineered process and the proposal of a BIM execution plan. The presentation of the case study included the survey and pre-demolition audit, BIM model elaboration, and the use of the developed web-based platform, showing its successful operation. The implementation of the proposed workflow showed its efficiency, applicability, and viability. The stated objectives were assessed as achieved.