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Construindo uma cidade sustentável em um arranha-céu com BIM

O habitante médio da cidade de hoje domina a arte da multitarefa e, como as cidades mais desenvolvidas do mundo estão olhando para o céu – criando edifícios super altos e multiusos que atendem à vida moderna – os arranha-céus estão se tornando eles mesmos grandes multitarefas. Eles aprimoram o horizonte de uma cidade, levam utilitários conectados às áreas urbanas e residentes e usam o mínimo de massa terrestre. Se bem executados, os arranha-céus sustentáveis também usam recursos mínimos.

Mas como construir um espaço de construção sustentável que possa apoiar negócios, varejo, apartamentos de luxo e um hotel cinco estrelas? Um edifício pode ser sustentável e opulento? Localizado no novo distrito de Binhai, na área metropolitana de Tianjin (quarta maior cidade da China), o Tianjin Chow Tai Fook Financial Center é, essencialmente, uma cidade dentro de um arranha-céu.

O edifício é o maior projeto da China Construction Eighth Engineering Division Corp., Ltd. (CCEED) até hoje, com 530 metros de altura, 103 andares de altura e uma fachada de torre curva distinta. Líder da indústria em sustentabilidade, a CCEED conservou recursos e minimizou o desperdício usando a tecnologia BIM (Building Information Modeling) e a construção pré – fabricada fora do local.

Com o projeto de arranha-céus, a CCEED tem como objetivo ganhar dois dos principais prêmios de construção e engenharia da China, o Prêmio Luban e o Prêmio Zhan Tianyou, e alcançar os padrões de certificação LEED Gold nos três lados da sustentabilidade: projeto, construção e manutenção / operação do construção – preocupações que afetam todo o ciclo de vida do projeto. O projeto já conquistou o primeiro lugar na categoria de construção do AEC Excellence Awards de 2017 da Autodesk e estima-se que seja concluído no outono de 2019.

Construindo além das fronteiras

Para coordenar o projeto do edifício com os requisitos estonteantes do sistema de uma “cidade dentro de um arranha-céu” de uso misto, a equipe de projeto BIM da CCEED, com mais de 100 pessoas, criou um modelo centralizado armazenado em um servidor de nuvem privada. O modelo exigia quase 1.000 modelos BIM e 184.504 componentes, portanto, a criação de uma plataforma singular possibilitou um processo de construção muito mais eficiente com a equipe global de partes interessadas.

“A construção do Tianjin Chow Tai Fook Financial Center é um projeto muito internacional, porque os designers vieram dos Estados Unidos, Grã-Bretanha, Hong Kong e outras origens”, diz o gerente de projetos do CCEED Su Yawu, que iniciou sua carreira na construção de arranha-céus em 2000 .

“Antes, usamos uma abordagem tradicional de construção juntando arquivos do Excel e os arquivos do projeto com outros componentes para o planejamento do projeto”, diz Su. Porém, com um projeto nessa escala, o BIM garante que as equipes distantes possam coordenar-se com as empresas de construção locais, ler e entender o modelo facilmente e compartilhar dados em tempo real com menos erros.

Construção Pré-fabricada Sustentável

O projeto não determinou alterações no projeto, armazenamento ou retrabalho no canteiro de obras; portanto, manter o plano exigia uma coordenação precisa com a fábrica externa. Para atender à certificação LEED Gold , os desafios da equipe de design da CCEED incluíram equipar o interior de luxo de um hotel cinco estrelas com 2.000 tipos de materiais em uma estrutura sustentável. Usando o BIM, a equipe conseguiu usar a construção pré-fabricada para fabricar componentes precisamente de acordo com os desenhos, evitando assim o desperdício de material e eliminando a necessidade de cortar materiais no local.

Para melhorar o rastreamento, a equipe usou códigos de Resposta Rápida ( QR ) verificáveis, que contêm detalhes do equipamento, registros de manutenção e certificados de material. Cada componente do modelo é rastreado com um código QR; Os 2.950 códigos rastreiam os principais equipamentos e componentes de processamento pré-fabricados, todos automatizados e gerenciados na nuvem.

“Com um código QR, as equipes podem conectar suas informações de gerenciamento às informações de geometria do projeto”, diz Su. “Eles podem então alinhar as informações, permitindo que elas editem mais facilmente a plataforma BIM.”

Imaginando espaços com VR

Ferramentas e tecnologia sofisticadas, criadas usando informações derivadas do modelo BIM, foram colocadas em prática durante todo o projeto. Os robôs de fiação foram usados para localizar as posições de suporte dos tubos e melhorar a precisão da instalação, enquanto a realidade virtual (VR) foi usada para treinar 3.000 funcionários da equipe para entender os riscos potenciais e aprender a evitá-los. As simulações de VR incluíam cair de grandes alturas e ser atingido por objetos grandes, levando para casa a importância da segurança da construção.

O CCEED também usou a RV para testar elementos de design, como modelos de decoração para o hotel e o complexo de apartamentos. Isso permite que designers e proprietários andem virtualmente pelo espaço acabado, experimentando vários materiais e esquemas de design.

Permanecendo sincronizado

As informações de construção do projeto – da fabricação à instalação – são integradas e atualizadas. No terreno, a equipe de construção pode usar a digitalização 3D para comparar o canteiro de obras ao vivo com o modelo BIM e, em seguida, modificar o modelo, se necessário, para alinhar com o rastreamento do Sistema de Informações Geográficas ( SIG ) do site físico . Para fazer esses ajustes, os drones capturam imagens diárias do site.

Para a parede cortina do edifício, o plug-in de expansão do Revit, Dynamo, ajudou a automatizar elementos geométricos do processo de design importando suas coordenadas 3D – acelerando o processo e melhorando a precisão. “Usamos o design para aumentar os dados de posição e, em seguida, geramos a geometria do painel da parede de cortina automaticamente”, diz Su. “Depois exportamos essas informações para o Revit e as usamos como parâmetro de montagem para gerar o modelo BIM para a fachada.”

Um olhar mais atento aos sistemas complexos

O processo BIM que orientou as equipes de projeto e construção continuará sendo usado para operar e manter o edifício. “Depois que a torre for concluída, a equipe entregará o modelo BIM da construção ao proprietário do projeto”, diz Su.

Para tornar isso possível, o CCEED usou o LOD (Nível de Desenvolvimento) 400, que define a quantidade de detalhes disponíveis no modelo BIM. O LOD 400 é mais que suficiente para a maioria dos elementos, mas para alguns sistemas complexos – como mecânico, elétrico e tubulação – o LOD 500 foi usado para incluir parâmetros operacionais.

“Parte do modelo precisa estar no LOD 500 para que o proprietário possa usar as informações no processo de operação e manutenção”, diz Su. No LOD 500, o modelo é verificado em campo e contém informações que os clientes podem usar após a conclusão da construção – especialmente útil para os diversos negócios da torre.

Ao projetar tantos tipos de espaços, a equipe surpreendentemente enfrentou muitos desafios de construção – mas ter uma plataforma abrangente, até agora, permitiu que os ajustes ocorressem sem problemas. Por exemplo, um piso do porão é onde “muitos sistemas mecânicos, elétricos e de bombeamento se juntam”, diz Su. “Existem mais de 100 tipos diferentes de sistemas mecânicos, todos em um andar, então a equipe teve que prolongar o tempo de construção.”

O futuro da construção de arranha-céus
Su acredita que em futuros projetos de construção de arranha-céus , todas as partes interessadas – incluindo trabalhadores da construção e subcontratados – precisarão trabalhar com modelos BIM integrados. “Essa abordagem de construção mudará a maneira como as pessoas constroem prédios e arranha-céus na China e no mundo”, diz Su.

Para os usuários finais, projetos como o Tianjin Chow Tai Fook Financial Center imaginam uma nova maneira de viver e realizar várias tarefas. Ainda há muito espaço para crescimento – especialmente no plano vertical – e isso não precisa acontecer às custas do meio ambiente. O planejamento cuidadoso e as novas tecnologias permitem que empresas como a CCEED adotem uma abordagem simplificada, desenvolvendo estruturas super altas que atendem às pessoas inteligentes que habitam e se misturam.

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A tecnologia em tempo real no canteiro de obras

É preciso que uma equipe traga um projeto de construção do conceito para a realidade. E com designers, arquitetos, engenheiros e clientes trazendo suas próprias perspectivas para um projeto, até os modelos digitais mais sofisticados podem não ter profundidade, impossibilitando que as partes interessadas realmente sintam como um projeto será realizado na vida real.

Os mundos virtuais hiper-realistas são, há muito, o reino da indústria de videogames, como podem atestar qualquer pessoa que tenha perdido muitas noites com Grand Theft Auto ou Call of Duty . Na construção, um setor ainda atolados por lentos processos baseados em papel, ferramentas imersivas de modelagem 3D têm sido difíceis de implementar, por isso eles são frequentemente utilizados apenas para adicionar brilho no mercado para um produto final.

Mas isso está mudando, pois as ferramentas adaptadas da tecnologia de videogame permitem que os designers criem experiências interativas e realistas que ajudam os participantes do projeto a tomar as decisões corretas de projeto mais cedo, independentemente de suas habilidades técnicas.

A tecnologia de realidade estendida (ou XR, que inclui VR, AR e MR) afeta todos os aspectos da arquitetura, engenharia e construção (AEC). Uma empresa de arquitetura que faz lances em um projeto pode criar um ambiente realista de VR para guiar um cliente por um espaço não construído, e o cliente pode desempenhar um papel ativo no refinamento do design, com alterações implementadas instantaneamente no modelo virtual. Os desenvolvedores podem vender um edifício futuro navegando pelas partes interessadas por um terreno. E quando um projeto é concluído, os técnicos em campo podem usar o AR para manter edifícios e substituir equipamentos.

Do mundos de videogame a edifícios virtuais

Julien Faure é diretor de marketing de produtos da Unity , uma empresa de software com raízes na indústria de videogames; o desenvolvimento de ferramentas para a criação de modelos digitais interativos em tempo real tem sido fundamental para a missão da empresa.

Faure destaca algumas maneiras pelas quais a tecnologia imersiva permite que os projetos de construção sejam experimentados sob diferentes pontos de vista. Para um estádio esportivo, por exemplo, o modelo poderia simular como os fãs veem o jogo em vários locais. “Isso ajuda a otimizar o posicionamento dos assentos e até ajuda a vender as suítes privadas antes que elas sejam construídas”, explica ele. Outros usos incluem a simulação de movimentos de multidões para testar os requisitos de segurança e o treinamento da equipe da instalação antes do corte da fita.

Ao criar um projeto complexo, como um hospital, reunir informações dos usuários finais é uma parte crucial da fase de projeto. “Como você captura esse feedback antes de projetar coisas que realmente não funcionam na vida real?”, Pergunta Faure. “A única maneira é criar um ambiente que pareça e reaja exatamente como o prédio e faça com que as pessoas fiquem imersas nesse ambiente e dê feedback.”

As empresas de engenharia estão usando ambientes virtuais para fazer essas alterações de design muito antes do início da construção. “Eles têm cirurgiões, equipe médica e enfermeiros na sala com fones de ouvido VR e imediatamente vêem problemas”, diz ele. O layout de uma sala de cirurgia pode precisar ser alterado para acomodar duas cirurgias ao mesmo tempo, ou uma janela que traga muita luz poderá ser eliminada. “A quantidade de feedback que você recebe ao permitir que profissionais não-engenheiros experimentem o espaço é enorme.”

Em outro exemplo, para projetar os escritórios da Unity em Londres, a agência Oneiros e a construtora M Moser Associates desenvolveram um fluxo de trabalho de software para a Unity do Autodesk 3ds Max para colaborar na visualização da sala em tempo real.

Construindo de maneira mais inteligente, rápida e segura

A rápida modificação de projetos antes de serem definidos em pixels – ou aço – economiza tempo e dinheiro. Construtores e empreiteiros podem aproveitar os ambientes 3D para melhorar a sequência dos processos de construção. Um modelo interativo pode identificar quanto tempo cada etapa levará, incluindo tarefas como escavação, vazamento de concreto, montagem de unidades HVAC pré-fabricadas, alvenaria e colocação de telhado. Segundo Faure, algumas empresas reduziram o cronograma do projeto em até 35%, sequenciando melhor seu trabalho.

E, quando a construção começa, as equipes no terreno podem usar o AR para sobrepor modelos BIM em locais de trabalho, o que é muito mais fácil do que embaralhar milhares de documentos em papel ou PDFs.

Mover o projeto da construção para um espaço 3D totalmente imersivo cria oportunidades para usar ambientes virtuais como laboratórios de teste de aprendizado de máquina – executando experiências de simulação repetidas vezes, refinando os projetos à medida que os desafios surgem.

Por exemplo, cenários extremos como inundações, incêndios ou explosões são quase impossíveis de simular no mundo real. A recriação dessas situações perigosas em escala em ambientes virtuais permite a coleta de dados necessários para treinar equipes e sistemas autônomos.

“Já é assim que os veículos autônomos estão aprendendo, impedindo as empresas automotivas de dirigir grandes frotas de veículos equipados com sensores por bilhões de quilômetros para coletar a quantidade certa de dados”, diz Faure. “Para a indústria de AEC, onde acidentes e lesões ainda são muito comuns, será uma mudança de jogo desenvolver melhores equipamentos de segurança, robôs de construção e sensores de construção”.

Os modelos de VR também podem combater a engenharia acústica na AEC, simulando a entrada sensorial sônica. “A maioria da população mundial vive em cidades onde milhões sofrem com a alta exposição ao ruído”, diz Faure. “Criar espaços bonitos e ecológicos, mas também silenciosos e à prova de som é fundamental.”

Ao levar um modelo BIM para uma plataforma como a Unity, um designer pode simular a acústica das ondas sonoras que passam por uma instalação e refletem materiais específicos; os usuários podem ouvir a diferença entre o som refletido em uma árvore e um pedaço de pedra ou uma janela aberta versus fechada.

Neste outono, o Unity lançará o plug-in de visualização 3D Unity Reflect para o Autodesk Revit . O Unity Reflect converte modelos BIM em um modelo 3D imersivo que retém metadados BIM e requer pouco conhecimento técnico para explorar e alterar. As alterações no modelo do Revit são exibidas imediatamente no modelo do Unity Reflect.

“A idéia do Unity Reflect é levar o processo de otimização de dados de semanas para segundos”, diz Faure. O Unity foi projetado como uma plataforma aberta e o software integra automaticamente fontes de dados de diferentes disciplinas. “Se você tem um engenheiro mecânico trabalhando em um aspecto do modelo e um designer de interiores trabalhando em outro, podemos mesclar todos os modelos em um.” (SHoP Architects integrou o Unity Reflect em seu processo de design para 9 DeKalb , um conjunto residencial de torres para se tornar a estrutura mais alta do Brooklyn, NY.)

Quando o virtual se torna realidade

 Olhando para o futuro do XR na AEC, a Faure espera menos barreiras à entrada e mais facilidade de uso intuitiva, além de uma integração mais profunda do aprendizado de máquina baseado em simulação na vida cotidiana. Ambientes reativos e dinâmicos requerem tentativa e erro de aprendizado de máquina para interpretar o comportamento humano; Os modelos digitais da AEC podem ser a placa de Petri. “Talvez seus móveis detectem quem está na sala e se ajustem às suas preferências de configuração”, diz ele. “Sua cadeira saberá que você está prestes a se sentar e se transformará na forma certa para o seu corpo.”

Faure antecipa mais convergência entre as indústrias de manufatura e AEC e mais interoperabilidade entre simulações de AEC em escala de construção e simulações do urbanismo circundante. “Os fabricantes de automóveis precisam do conteúdo da AEC em seus ambientes virtuais para simular veículos autônomos, e as empresas da AEC precisam integrar sistemas autônomos em seus projetos”.

Por exemplo, um conjunto de modelos digitais poderia testar o impacto que os carros quentes que estacionam em uma garagem em uma tarde de verão podem ter a capacidade da estrutura de mitigar o efeito da ilha de calor urbana . Um aplicativo de modelagem AEC para esse uso pode parecer o videogame mais chato do mundo, mas o efeito cumulativo é quase ilimitado. As simulações de amanhã de XR estarão sujeitas a aprimoramento entre si e com as pessoas. E, à medida que os modelos digitais se comunicam, suas conclusões podem ser tão transformadoras e surpreendentes quanto qualquer videogame, produzindo construções inteligentes que só podem surgir a partir de modelos inteligentes.

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O que é realidade aumentada e como ela pode ajudar as Construtoras?

Todo mundo conhece a realidade virtual, mas você já considerou como a realidade aumentada na construção e na arquitetura poderia ajudar sua empresa?

A realidade aumentada (RA) é uma visão copiada e viva de um ambiente físico, do mundo real, cujos elementos são aumentados (ou suplementados) por informações sensoriais geradas por computador. A realidade virtual substitui o mundo real por um simulado, enquanto a realidade aumentada toma o mundo real e acrescenta a ele – no caso da arquitetura – um modelo 3D do seu design.

Com a ajuda da avançada tecnologia de realidade aumentada, como visão computacional e reconhecimento de objetos, as informações sobre o mundo real circundante do usuário tornam-se interativas e podem ser manipuladas digitalmente. Na realidade aumentada, o software de computador deve derivar coordenadas do mundo real, independente da câmera ou das imagens da câmera.

A realidade aumentada em projetos de construção e arquitetura envolve a colocação de um modelo 3D de um projeto proposto em um espaço existente usando dispositivos móveis e modelos 3D. AR tem sido usado em jogos de vídeo e entretenimento de mídia por um período muito mais longo de tempo para mostrar uma imagem real interagindo com um criado a partir de gráficos de computador. Sua utilização amadureceu nas indústrias de arquitetura e construção civil quando empreiteiros como a BNBuilders de Seattle começaram a usá-lo para mostrar aos clientes desenhos propostos no contexto das condições existentes usando iPads da Apple e outros dispositivos móveis em um canteiro de obras.

Ver o Autodesk Revit ou outro modelo 3D no contexto ajuda muito no planejamento de espaço e na visualização de projetos. O AR estava restrito principalmente a empresas de arquitetura, engenharia e construção com grandes grupos tecnológicos que podiam passar horas integrando modelos Revit com modelos caseiros de motores de jogos 3D, mas a tecnologia já foi democratizada e está disponível em projetos de pequenas empresas e até mesmo proprietários podem tirar proveito disso.

A Realidade Virtual da JBknowledge, uma empresa de tecnologia anteriormente conhecido por trazer subcontratados e postos de trabalho em conjunto, é um aplicativo AR móvel disponível em uma base por projeto. Ele pode colocar um modelo 3D em contexto, visível em um dispositivo iOS ou Android, seja em um conjunto 2D de planos, na frente de um local real ou até mesmo em uma imagem do local do seu projeto. Os usuários se concentram em um determinado design ou arquivo de plano com a câmera em seu dispositivo móvel; Em seguida, o aplicativo reconhece o design e a tela se sobrepõe a um modelo virtual de como o projeto será exibido após a conclusão. Qualquer um pode ver um modelo do Revit em contexto (os desenhos do Revit devem ser importados em um formato diferente para serem reconhecidos), em uma visão completa de 360 graus.

A realidade aumentada também tem uma riqueza de usos de design e construção além da visualização. Ele pode ser usado para análise de projeto para detectar conflitos virtualmente percorrendo seu modelo completo. Ele se encaixa no projeto de revisão de construtibilidade ao permitir que o arquiteto e o contratado colaborem em mudanças que devem acontecer entre o projeto e a construção devido a problemas de capacidade de construção. Pode até ajudar na pré-fabricação de componentes de construção.

Um uso muito citado de AR veio após o terremoto de Christchurch em 2011 na Nova Zelândia. A Universidade de Canterbury lançou o CityViewAR, que permitiu aos urbanistas e engenheiros visualizar os edifícios que foram destruídos no terremoto. Isso deu aos planejadores uma ótima referência para o que costumava estar lá, enquanto também os deixava avaliar a devastação que o terremoto deixou para trás. Desde então, tem sido usado como ferramenta em toda a Austrália para a construção e investigação de terremotos.

Artigo traduzido (link)