Processos Integrados de Modelação Análise e Otimização de Projetos na AEC

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Apresentação

RESUMO

Framework de aplicação do projeto orientado pelo desempenho[1]
Manipulação geométrica do modelo: quatro configurações possíveis e respetivos valores paramétricos[1]
Manipulação geométrica do modelo: quatro configurações possíveis e respetivos valores paramétricos[1]

A crescente exigência por edifícios eficientes, sustentáveis e ambientalmente conscientes tem fomentado práticas inovadoras, sustentadas nos recentes avanços tecnológicos. Ferramentas computacionais de simulação e análise de desempenho, otimização matemática e fabricação digital têm suscitado interesse no setor da construção como forma de modelar, simular e testar os edifícios em ambiente virtual. Hoje em dia, o setor começa a entender um modelo digital, não apenas como uma representação tridimensional, mas também como um processo de prototipagem dos seus edifícios. Quanto mais alargadas e melhoradas forem as possibilidades para prever, ensaiar e avaliar o comportamento dos edifícios logo desde a fase de concetualização, maior será o seu potencial de sucesso global. As novas tecnologias digitais têm estimulado novas metodologias de projeto em que o desempenho tem um papel primordial. Neste contexto, recentemente surgiu o Projeto Orientado pelo Desempenho (POD) que se pretende ajustar aos desafios que se colocam ao setor. Esta metodologia foca a prototipagem digital, colocando o desempenho como um fator central no processo de projeto. Neste trabalho é discutida a pertinência da modelação paramétrica como ferramenta para a obtenção expedita de alternativas de projeto. A combinação desta com análises e otimizações de desempenho formam o suporte computacional do POD. Analisa-se a relação entre o desempenho obtido para cada solução e a complexidade multidisciplinar que a sua avaliação envolve. Utilizam-se casos práticos e obras exemplificativas para demonstrar a aplicação destes conceitos e metodologia. Na exploração dos conceitos e ferramentas digitais de suporte ao POD, é apresentado um caso de estudo, focado na vertente estrutural, que pretende analisar o potencial desta metodologia nas práticas da AEC. O caso de estudo utiliza ferramentas digitais, que interagem de forma integrada, baseando a geração de soluções em critérios objetivos de desempenho. Partindo duma construção estratégica do protótipo digital, é possível manipula-lo com base em feedbacks de desempenho, que por sua vez alimentam o processo evolutivo de otimização, criando um processo gerativo. Esta metodologia enfatiza a consideração multidisciplinar, logo desde a fase de exploração concetual, que potencie decisões mais informadas e edifícios de desempenho melhorado. A equipa de projeto, num contexto multidisciplinar, tem um papel fundamental na obtenção e avaliação das soluções. Por um lado, o POD é bastante flexível e adaptável, uma vez que facilita a exploração e avaliação de diversos cenários. Por outro, todo o processo é completamente dependente das capacidades de cada projetista para formalizar e interpretar o problema. O POD centra-se na fase concetual, baseado na criação em protótipos digitais simples e contextualizados, que, no entanto, estão mal preparados para a execução e produção. Deste modo, a metodologia utiliza ferramentas de interoperabilidade com softwares BIM, de modo a traduzir os resultados para um ambiente vocacionado para a sua correta execução e fabricação.


PALAVRAS-CHAVE

Projeto Integrado, Modelação Paramétrica, Desempenho, Otimização, Prototipagem

ABSTRACT

The growing demand for efficient, sustainable and environmentally conscious buildings has encouraged innovative practices, supported by recent technological advances. Computational tools for simulation and performance analysis, mathematical optimization and digital fabrication have raised the interest of AEC industry as a way to model, simulate and test buildings in a virtual environment. Nowadays, the industry begins to understand a digital model, not only as a three-dimensional representation, but also as a prototyping process of buildings. The more extended and improved the possibilities to predict, test and evaluate the behavior of buildings are, since the conceptual phase, the greater is the potential for overall success. New digital technologies have promoted new design methodologies where performance plays a key role. In this context, recently emerged the Performance-based Design, which aims to fit the challenges that industry is facing. This design methodology focuses on digital prototyping, placing performance as central factor in the design process. This work discusses the relevance of parametric modeling as a tool for obtaining prompt design alternatives. Combining this with analysis and performance optimizations create the computational basis of Performance-based Design. It is analyzed the relationship between the performance obtained for each solution and the multidisciplinary complexity that involves its evaluation. Practical cases and illustrative projects are used to demonstrate the application of these concepts and methodology. A case study focused on the structural design is presented for the exploration of the concepts and digital tools of Performance-based Design, which aims to analyze the potential of this methodology in the practices of the AEC industry. The case study uses digital tools that interact simultaneously, generating solutions based on measurable performance criteria. Starting from a strategic construction of digital prototype is possible to manipulate it based on performance feedbacks, which in turn feed the evolutionary optimization process, creating a generative process. This methodology emphasizes multidisciplinary consideration since the conceptual phase, fostering more informed decisions and improved building performance. The project team, in a multidisciplinary context, plays a key role in generation and evaluation of solutions. On the one hand, the Performance-based Design is flexible and adaptable, since it facilitates the exploration and evaluation of diverse scenarios. On the other, the whole process is completely dependent on the capabilities of each designer to formalize and interpret the problem. The Performance-based Design focuses on conceptual phase, based on the creation of simple and contextualized digital prototypes, which, however, are ill prepared for execution and production. Thus, this methodology uses interoperability tools to translate the results to BIM software environment in order to achieve its correct execution and fabrication.

KEYWORDS

Integrated Design, Parametric Modeling, Performance, Optimization, Prototyping

Referências Bibliográficas

  1. 1,0 1,1 1,2 J. Calheiros, “Processos Integrados de Modelção Análise e Otimização de Projetos na AEC,” Universidade do Porto - Faculdade de Engenharia, 2014.