BIM for information management in structural safety control of embankment dams

Abstract

The application of Building Information Modelling (BIM) for the integration of large volumes of information and data analysis is a current practice, and increasingly frequent, in the civil construction sector. However, the application of the BIM methodology in infrastructure works, such as in the case of dams, is still not a widespread practice, especially in embankment dams. Dams’ construction is essential for different uses, such as water supply, energy generation, mining exploration. A large part of these dams is built with compacted soil and have specific structures that ensure flow control, stability and compatibility of deformations. Notwithstanding the social, economic and environmental impacts generated by possible failures of these structures are of greater importance and relevance for the community, and, unfortunately, have been occurring. The efforts that can be made to control the safety of a dam are always essential. The safety control of a dam is carried out through visual inspections and analysis of the instrumentation measurement. In some dams, instrumentation measurements are still carried out manually, without processes integrating the information. As a result, the use of BIM models integrated with a database, and specific tools for data analysis, becomes an interesting procedure for the solution and resolution of some problems arising from the dam safety analysis process. The use of the BIM methodology in embankment dams with a focus on the analysis of dam safety is the main objective of this work. The procedures developed in this dissertation in partnership with the Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC) aim to establish the connection between different existing information in order to generate a BIM model, for three-dimensional visualization of the data obtained from the placed instrumentation. Furthermore, the connection between the database (SQLite) and a data analysis tool (Power BI) is also established, the methodology being tested for a type of instrument (settlement batteries), allowing the establishment of the connection and data integration between the BIM model, the database and the data analysis tool. The developed application allowed us to conclude that the use of the BIM methodology for information analysis is very promising, there are, however, several challenges for the generalized implementation of a solution.

A aplicação de modelos Building Information Modelling (BIM) para integração de grandes volumes de informação e análise de dados é uma prática corrente, e cada vez mais frequente, no setor da construção civil. No entanto, a aplicação da metodologia BIM em obras de infraestrutura, como é o caso de barragens, ainda não é prática difundida, principalmente em barragens de aterro. A construção de barragens é essencial para diferentes usos, como abastecimento de água, geração de energia, exploração mineiras. Uma grande parte destas barragens são construídas com solo compactado e apresentam estruturas específicas que permitem garantir controlo do fluxo, estabilidade e compatibilização das deformações. Não obstante o referido, os impactos social, económico e ambiental gerados por possíveis ruturas destas estruturas são de maior importância e relevância para as comunidades, e, infelizmente, tem vindo a ocorrer. Os esforços que possam ser desenvolvidos para o controlo da segurança de uma barragem são sempre essenciais. O controle da segurança de uma barragem é realizado por meio de inspeções visuais e análise das medições da instrumentação instalada. Em algumas barragens as medições da instrumentação ainda são realizadas de forma manual, sem processos integradores das informações. Em decorrência disso o uso de modelos BIM integrados com um banco de dados, e ferramentas específicas para análise de dados, torna-se um procedimento interessante para a solução e resolução de alguns problemas decorrentes do processo de análise da segurança da barragem. A utilização da metodologia BIM em barragens de aterro com foco na análise da segurança de barragens é o principal objetivo do presente trabalho. Os procedimentos desenvolvidos na presente dissertação em parceria com o Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC) visam estabelecer a conexão entre diversas informações existentes modo a gerar um modelo BIM, para visualização tridimensional dos dados obtidos da instrumentação colocada. Acresce ao referido que é também estabelecida a conexão entre o banco de dados (SQLite) e uma ferramenta de análise de dados (Power BI), sendo a metodologia testada para um tipo de instrumento (baterias de assentamento), permitindo o estabelecimento da conexão e integração dos dados entre o modelo BIM, o banco de dados e a ferramenta de análise de dados. A aplicação desenvolvida, permitiu concluir que a utilização da metodologia BIM para análise de informação é muito promissora, existindo, contudo, diversos desafios para implementação generalizada de uma solução.