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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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7 edifícios ao redor do mundo usando o BIM para atender ao LEED

Construir um edifício exige uma coordenação massiva, mas construir um que atenda aos padrões LEED é um desafio totalmente diferente. O LEED (Liderança em Energia e Design Ambiental) é um dos programas de certificação de construção verde mais populares do mundo. Requer colaboração entre as partes interessadas em todas as etapas da construção para garantir que uma estrutura tenha sido construída de maneira ambientalmente responsável e eficiente em termos de recursos ao longo de todo o ciclo de vida.

Os desenvolvedores estão adotando cada vez mais a tecnologia BIM (Modelagem de informações da construção) para ajudar a dar vida às visões dos projetistas e a alcançar o status LEED. O BIM ajuda as equipes de projeto e construção a trabalhar com mais eficiência, melhorando a coordenação e a simulação durante todo o ciclo de vida de um projeto – do planejamento, projeto e construção à operação e manutenção.

Com a população global estimada em quase 10 bilhões de habitantes até 2050, é mais importante do que nunca construir edifícios sustentáveis para o futuro. Aqui estão sete exemplos de edifícios em todo o mundo usando o BIM para ajudar a atender aos requisitos do LEED.

1. A vinícola mais ecológica do mundo através do LEED e o desafio Living Building

A Silver Oak Winery em Napa, CA, foi severamente danificada em 2006 depois que um incêndio destruiu suas instalações e US $ 2 milhões em vinho. Logo após o incêndio, os proprietários decidiram fazer duas coisas: reconstruir imediatamente e fazê-lo de forma sustentável. O Silver Oak acabou se tornando a primeira vinícola a receber a certificação LEED Platinum. Desde então, a Silver Oak construiu uma segunda vinícola sustentável na vizinha Alexander Valley, CA – e se tornou a segunda vinícola do mundo a ganhar o status LEED Platinum. A tecnologia BIM ajudou a vinícola a equilibrar excelente qualidade e sustentabilidade do vinho com a integração de painéis solares em suas instalações, que ela usa para controlar coisas como temperatura do vinho e luzes LED. O Silver Oak também reduziu o uso da água de produção usando água reciclada para a lavagem inicial do barril e tanque e limpeza do piso

2. “The Great Good Place” usa inovação sustentável para conectar moradores de Bangkok

Viver em uma cidade grande como Bangcoc pode ser avassalador – estar imerso em um mar de estranhos pode levar a sentimentos de separação e isolamento. É por isso que a desenvolvedora com sede na Tailândia Magnolia Quality Development Corporation, Ltd. (MQDC) construiu uma cidade inteligente que poderia realmente unir as pessoas, não isolá-las. A cidade inteligente – chamada WHIZDOM 101 – é um campus de 17 acres com espaços que convidam à construção de comunidades, como uma pista de corrida, uma biblioteca e um espaço verde, além de uma rua repleta de empresas e restaurantes. O MQDC usou o BIM para atingir os padrões de certificação LEED Gold, o que ajudou a reduzir o desperdício de material durante a construção em até 15% e a limitar sua pegada de carbono geral.

3. O Museu do Futuro de Dubai está se formando como o edifício mais complexo do mundo

Depois de concluído, o Museu do Futuro de Dubai tomará forma de uma forma tão futurista que seus designers tiveram que garantir que era realmente possível implementá-lo. Trabalhando com os serviços de engenharia BuroHappold e a construção BAM International, a empresa de arquitetura Killa Design projetou uma combinação deslumbrante de arte, engenharia e construção. A empresa criou visualizações imersivas usando o software BIM, que permitiu aos colaboradores “percorrer” todo o museu e verificar cada elemento. Esse processo colaborativo ajudou a equipe a alcançar o status LEED Platinum através de mais de 50 decisões de design sustentável, incluindo o uso de produtos com conteúdo reciclado, energia fotovoltaica para energia e sistemas de recuperação de ar interno.

Museu do Futuro em Dubai

4. Construindo uma cidade sustentável dentro de um arranha-céu através da construção BIM e pré-fabricada

O Tianjin Chow Tai Fook Financial Center é essencialmente uma cidade dentro de um arranha-céu que está sendo construído na quarta maior cidade da China. O centro financeiro abrigará um prédio de escritórios, um shopping center, um complexo de apartamentos de luxo e um hotel cinco estrelas. Como líder do setor em sustentabilidade, a China Construction Oitava Divisão de Engenharia Corp. Ltd. procurou obter o status LEED Gold. A fim de manter a visão dos projetistas e atender à certificação LEED Gold, a equipe usou a construção pré-fabricada para fabricar componentes precisamente de acordo com os desenhos do BIM, evitando desperdícios de material e eliminando a necessidade de cortar materiais no local.

5. Colaboração “Big Room” transforma a realidade da SFO em planejamento aeroportuário em realidade

O Aeroporto Internacional de São Francisco (SFO) está demolindo seu Terminal 1 (construído em 1963) e construindo um terminal moderno e sustentável, que deve obter a certificação LEED Gold. O projeto de US $ 2,4 bilhões, liderado pela Austin Webcor Joint Venture – com os arquitetos Woods Bagot, HKS, Kendall Young Associates e ED2 International – consiste em construir uma área de embarque de 550.000 pés quadrados, 27 portões, concessões, comodidades e uma bagagem inovadora -Sistema de manuseio. As equipes de projeto têm usado o BIM para resolver grandes problemas, identificar prioridades e coordenar soluções.

6. A nova fábrica da Bulgari atualiza a tradição (enquanto frustra assaltos a joias)

Em homenagem à prestigiada história da Itália em fabricação de jóias, a Bulgari escolheu a Goldsmith’s Farm em Valenza, Itália – o antigo local da oficina do renomado ourives Francesco Caramora – como o local para construir sua fábrica mais nova, sustentável e altamente segura. A empresa de arquitetura Open Project usou a tecnologia BIM para sua abordagem de design colaborativo, preservando a importância cultural do site e, ao mesmo tempo, atendendo às rigorosas necessidades de segurança e sustentabilidade da Bulgari. Toda a instalação abrange mais de 14.000 pés quadrados e obteve a certificação LEED Gold.

7. Defensores BIM elevam o nível da construção de hospitais

Pioneira no gerenciamento de obras, a Lexco foi contratada para gerenciar a construção do que será o segundo maior hospital da América Central e da América Latina. Como um hospital público e um dos principais destinos do turismo médico, ele foi projetado para atender a padrões médicos rigorosos e, ao mesmo tempo, atingir os requisitos de eficiência energética e sustentabilidade do nível LEED. O hospital terá elementos como painéis de parede externa que ajudam a melhorar a qualidade do ar interno em 25% e reduzir a potência mecânica em 22%, além de janelas e divisórias de vidro que filtram os raios X e UV dos raios UV

Artigo traduzido (link)