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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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Pré-Fabricados: economizando recursos com o BIM

Criar melhores projetos é apenas parte da promessa da tecnologia BIM. Muitas empresas de pequeno e médio porte estão usando projetos 3D para colaborar com empreiteiros e gerentes de construção para automatizar a produção de seus projetos e pré-fabricar componentes de construção, como equipamentos mecânicos e sistemas de paredes.

Embora projetos de quase todos os tamanhos possam se beneficiar de técnicas de construção pré-fabricadas, talvez tenha o maior impacto em projetos maiores e mais complexos. Esses projetos geralmente são gerenciados por uma construtora ou gerente de construção, que irá pré-fabricar equipamentos mecânicos, elétricos e hidráulicos, que podem ser entregues ao canteiro de obras e instalados por subcontratados comerciais menores, exatamente quando necessário.

“Por que usar o BIM? Você está automatizando um processo de desperdício de 2D? Como o BIM oferece um design melhor? Podemos eliminar a duplicação de modelos?”, Pergunta Victor Sanvido, vice-presidente sênior da Southland Industries, empresa de engenharia e sistemas de construção, e presidente do LEAN Construction Institute. “Se pudermos identificar e remover resíduos – essencialmente não produzir o que as pessoas não querem – precisamos fazer isso. Os Princípios de Produção da Toyota afirmam que respeitamos as pessoas, o cliente define valor e identificamos e removemos os resíduos.”

Fundada em 1997, a LCI é uma organização sem fins lucrativos que opera como um catalisador para transformar as indústrias de AEC através da entrega de projeto enxuto usando um sistema operacional centrado em uma linguagem comum, princípios fundamentais e práticas básicas. Seus objetivos abrangentes incluem o desenvolvimento de canais de colaboração e distribuição para processos LEAN.

Trabalhar em um ambiente LEAN e preparar um prédio para pré-fabricação durante o projeto significa trabalhar em estreita colaboração com arquitetos, engenheiros, profissionais da construção civil e subcontratados comerciais no estágio de projeto conceitual e ao longo de todo o processo de construção. Independentemente de sua equipe compartilhar ou não um contrato de fornecimento integrado, os processos de trabalho precisarão ser mais colaborativos do que o processo tradicional de entregar documentos contratuais em pontos específicos durante o projeto e depois deixar o restante para a equipe de construção.

Também requer que os membros da equipe do projeto pensem sobre as coisas além de suas especialidades individuais, como a diversidade de cargas elétricas e mecânicas, o fluxo de ar do prédio e como as partes do edifício se encaixam. Em 2009, a DPR Construction, importante participante dos projetos de saúde da Califórnia, começou a experimentar a ideia de usar o BIM para realizar detalhamentos de drywall. A equipe de drywall de auto-execução da DPR tomou decisões sobre a melhor forma de construir em campo e a representou em uma planilha de spool criada diretamente a partir do modelo de construção, com base na experiência e na tomada de decisões de seus colaboradores envolvidos na criação desse modelo. Esses esforços começaram no projeto Sutter Health Castro Valley Cinic.

“As pessoas dizem que ‘pré-fabricação modular significa que ele precisa restringir o projeto’”, diz Nathan Wood, engenheiro de inovação da DPR. “A mensagem que estamos tentando dizer aqui é realmente ‘O BIM permite que a pré-fabricação seja flexível’ porque não importa o quão único e único seja o design, contanto que saibamos que ele é construtível no modelo, podemos pré-fabricá-lo e instalá-lo.”

Graças à rigorosa modelagem 3D de 1/8 de polegada pela DPR e seus subcontratados comerciais no estágio de projeto, foram criadas folhas de bobinas totalmente coordenadas diretamente do modelo 3D – com as nuances e o design exato de cada seção do painel totalmente detalhados. Com essas chapas de bobinas BIM totalmente coordenadas, a equipe de drywall da DPR conseguiu instalar toda a construção do poste e do painel do hospital antes que as paredes entrassem. Isso significava que também podiam instalar o equipamento mecânico, elétrico e hidráulico antes de as paredes entrarem, evitavando que eles tivessem que deslocar esses componentes de construção através de um labirinto de paredes e eliminavam oportunidades de retrabalho caro se algo não coubesse como desenhado.

Quando chegou a hora de fabricar as centenas de painéis de drywall com estrutura de aço, a DPR tinha as estruturas de painéis de bitola leve construídas em uma fábrica próxima, e não no ambiente caótico do local de trabalho.

“Era um ambiente muito mais limpo”, diz Josh Bronitsky, gerente de projetos da DPR. “Essa foi uma grande eficiência que nem planejamos.”

As paredes acabadas foram enviadas ao local em sequência, de modo que materiais extras não estavam atrapalhassem o local do hospital antes que eles estivessem prontos para serem instalados.

A economia global que a DPR e seus pequenos empreiteiros perceberam da pré-fabricação no Sutter Castro Valley Medical Center incluiu cortar 18,75% do orçamento de sistemas mecânicos e 50% do dinheiro destinado à fabricação e instalação de drywall.

Artigo traduzido (link)