Projeto baseado em dados: o novo normal?

O projeto paramétrico pode oferecer muitos benefícios aos engenheiros estruturais, desde a automação de tarefas repetitivas e o tratamento eficaz de alterações de projeto de última hora até as oportunidades que oferece para a criação de geometria complexa. Stuart Campbell, Gerente de Desenvolvimento de Negócios - Engenharia da Trimble, explica mais aqui.

O projeto paramétrico, ou projeto baseado em dados, talvez seja mais comumente associado à disciplina de arquitetura. No entanto, embora os arquitetos estejam abertos e familiarizados com o projeto paramétrico há muitos anos, isso não quer dizer que os engenheiros sejam completamente novos a ideia. Considerando que os arquitetos fizeram uso da modelagem paramétrica para alcançar a complexidade geométrica em seus projetos, um engenheiro talvez possa obter benefícios muito mais amplos e maiores com essa abordagem paramétrica ou baseada em dados – beneficiando não apenas seus negócios e seus processos, mas também seu serviço aos clientes.

Em vez de os arquitetos serem os líderes dominantes em projeto e modelagem paramétricos, talvez seja mais correto dizer que, embora ambas as disciplinas estejam familiarizadas com a abordagem, são os engenheiros que estão cada vez mais começando a explorar e desenvolver ainda mais o valor que tal forma de trabalhar pode oferecer. O projeto paramétrico também não é reservado apenas para projetos de construção complexos e exclusivos; em vez disso, está se tornando amplamente acessível em todo o setor de engenharia, usado em desenvolvimentos cotidianos e extraordinários.

Grasshopper e Rhino gerando vigas e fechadas de vidro complexas no Tekla Structures

A automatização de tarefas e cálculos repetitivos economiza tempo e dinheiro

Embora cada projeto de construção seja diferente e não existam dois edifícios iguais, os processos envolvidos, principalmente do ponto de vista da engenharia estrutural, geralmente são idênticos; portanto, adaptam-se bem a processos automatizados.

Para demonstrar, qualquer edifício, independentemente da sua função, será muitas vezes repetitivo na sua concepção, apresentando um grande número de componentes metálicos idênticos, tais como vigas, colunas ou chapas. Do ponto de vista da modelagem, cada um desses elementos idênticos teria que ser adicionado ao modelo separadamente, o que não é apenas extremamente repetitivo, mas também levaria um tempo considerável. No entanto, em termos práticos, se tarefas e cálculos manuais e repetitivos pudessem ser automatizados, a quantidade de tempo e recursos que poderiam ser investidos de forma mais eficiente em outro ponto de um projeto seria significativa. Embora as ferramentas CAD existentes, como o Tekla Structures, possam já ter alguns recursos paramétricos e automatizados, o projeto paramétrico pode levar essa funcionalidade para o próximo nível.

Considere uma série de colunas metálicas, com perfis idênticos e que precisam estar separadas umas das outras por uma distância definida. Com uma ferramenta de projeto paramétrico, como o Grasshopper, você simplesmente seria capaz de inserir os parâmetros necessários - incluindo o valor do espaçamento no eixo x - e múltiplas colunas idênticas seriam geradas automaticamente no modelo correspondente, espaçadas de acordo com o roteiro escrito.

No entanto, o valor da automação talvez seja mais significativo durante a análise estrutural. Como engenheiros, a maior parte do tempo será gasta revisando dados de análise, seja para verificar se o edifício atende a um conjunto de requisitos estruturais ou para determinar o conjunto de variáveis que fornece o projeto estrutural ideal. De fato, com os clientes se tornando mais exigentes, desejando o projeto de construção mais eficiente em termos de custo de material em massa e pegada de carbono, os engenheiros estão sob pressão crescente para atender a esses requisitos.

Com um fluxo de trabalho manual, determinar o projeto mais eficiente normalmente é um processo demorado, envolvendo a equipe de engenharia que precisa alterar manualmente cada variável, executar uma análise, anotar os resultados e, em seguida, repetir uma quantidade indefinida de vezes. Ao passo que, ao incorporar o projeto paramétrico ao seu fluxo de trabalho, esse processo é transformado.

Por exemplo, em um projeto recente, a equipe de engenharia usou o Live-link entre o Grasshopper e o Rhino com Tekla Structural Designer para analisar a deflexão em um sistema de treliça proposto. Por meio do script do Grasshopper, a equipe conseguiu executar várias iterações de cálculo com rapidez. O software listou os resultados de deflexão para cada iteração e destacou automaticamente o conjunto de variáveis que resultaram no projeto mais eficiente – neste caso, o equilíbrio ideal entre o peso mínimo do aço e a deflexão mínima.

Grasshopper e Rhino conduzindo a geração de uma complexa cobertura de concreto no Tekla Structures

Uma significativa economia de tempo, o projeto paramétrico e computacional sinaliza uma mudança do trabalho manual e repetitivo para uma engenharia mais criativa. Mesmo usando uma única função matemática automatizada no lugar de uma tarefa repetitiva o resultado é notável, o que permite que você gaste mais tempo fornecendo ao cliente serviços que agregam valor ao projeto.  

Crie projetos geometricamente complexos

A engenharia criativa é outro benefício empolgante do projeto paramétrico. Assim como o tempo e os recursos economizados, como resultado da automação, é possível melhorar o custo ou a eficiência de carbono de um edifício, o mesmo tempo e recursos também podem ser investidos na criação de uma forma estética e geometricamente mais complexa desde o início. Usada corretamente, a modelagem paramétrica pode ser um meio de permitir que o software conduza a criação de geometria para edifícios estruturalmente complexos em estrutura metálica, aqueles que teriam sido incrivelmente desafiadores - se não impossíveis - de modelar e analisar manualmente.

Além de permitir que os engenheiros tenham mais tempo para serem criativos e ampliar os limites do projeto estrutural, o projeto paramétrico também permite que estruturas desafiadoras, como fachadas complexas de edifícios, sejam modeladas em um ritmo muito mais rápido. O Aeroporto Internacional de Santiago no Chile é um exemplo. O projeto manual dos sofitos e do novo sistema curvilíneo de cobertura para o primeiro edifício do terminal levou seis meses para a equipe de engenharia concluir no Tekla Structures. Para o segundo edifício do terminal, o live-link do Grasshopper foi usado em conjunto com o Rhino e o Tekla Structures, e os sofitos e o sistema de cobertura foram modelados em apenas uma semana – uma enorme economia de tempo.

A engenharia civil, como a construção de pontes e túneis rodoviários e ferroviários, é outra área em que o projeto paramétrico é particularmente benéfico, muitas vezes sendo desafiador e estruturalmente complexo por natureza. Ao projetar a extensão da linha 11 do metrô de Paris, devido à variabilidade da via e às tolerâncias rígidas envolvidas, ficou claro que a inserção manual de todos os elementos seria um processo demorado. Vista isso, foi desenvolvido um script no Grasshopper, utilizando o live-link entre o Tekla Structures e o Grasshopper, para inserir os elementos de forma automática no modelo alinhados corretamente em relação à linha férrea. O script criado no Grasshopper incluiu uma transformação de coordenadas, que permitiu que os elementos estruturais no Tekla estivessem próximos da origem do modelo, além de fornecer a coordenada georreferenciada de cada elemento modelado. Ao fazer isso, permitiu-se uma estreita colaboração entre o modelador BIM e o topógrafo, que foi responsável por rastrear os pontos de instalação dos elementos.

O live-link Grasshopper-Tekla ajudou a reduzir drasticamente o tempo necessário para modelar os sofitos e o sistema de cobertura curvilínea do Aeroporto Internacional de Santiago, no Chile.

Gerenciando alterações de projeto de última hora com eficiência

Um desafio comum em qualquer projeto de construção, as alterações de projeto de última hora podem consumir muito tempo para os engenheiros estruturais resolverem; além de envolver um alto grau de repetição, principalmente em modelos BIM mais complexos. Como o próprio nome indica, tais solicitações geralmente ocorrem na fase final de projeto, onde o modelo, desenhos e tabelas estão quase completos e com uma grande quantidade de dados ricos em informações. Dessa forma, embora a alteração possa ser inicialmente em apenas um componente estrutural, é provável que haja um efeito indireto significativo em todos os componentes conectados, tornando a resolução da alteração e garantindo que o modelo atualizado ainda seja executável, um processo longo e complicado.

Com o projeto paramétrico, o edifício ou estrutura já foi modelado de forma conectada. Todos os parâmetros, entradas e saídas, estão interligados e as relações de dados são mantidas, o que significa que se você tiver que alterar um único parâmetro, todos os componentes associados se ajustam automaticamente de acordo com os novos dados inseridos.

Conforme mencionado anteriormente, alguns softwares de modelagem 3D, como o Tekla Structures, já possuem recursos paramétricos inerentes, com a mesma ideia de um link contínuo de transferência de dados em seu núcleo. Por exemplo, se você alterar algo em um modelo do Tekla Structures, as tabelas e desenhos 2D associados também serão atualizados automaticamente. Ao incorporar uma ferramenta paramétrica, como o Grasshopper, ao fluxo de trabalho, você está basicamente adicionando um novo link no início dessa cadeia de dados, permitindo que os dados sejam transferidos com eficiência e permaneçam conectados durante todo o projeto, desde o modelo até os desenhos. 

Dados precisos são essenciais para uma integração bem-sucedida

A ideia de um processo integrado é fundamental para o projeto paramétrico. Não apenas em termos de integração dentro do próprio projeto paramétrico, mas também na posição das ferramentas paramétricas durante o projeto estrutural, com dados sendo transferidos do script de computador para o modelo e até mesmo para as tabelas e desenhos. Na verdade, talvez até vá além disso, permitindo uma maior integração entre as disciplinas no contexto mais amplo do projeto e um fluxo de dados mais controlado por meio do Plano Digital de Obras geral do projeto. Usado por arquitetos e engenheiros, a modelagem paramétrica tem o potencial de ser a força motriz por trás do projeto arquitetônico e estrutural, tornando os processos digitais mais viáveis e permitindo que os dados do projeto sejam melhor conectados ao longo de um projeto.

No entanto, esse ideal não vem sem seus desafios, pois para maximizar os maiores níveis de integração que o projeto paramétrico colaborativo pode oferecer, o mesmo nível de qualidade e precisão de dados é necessário em todo o processo de construção, desde o arquiteto até o engenheiro e além. 

O conhecimento e a experiência de engenheiros experientes são necessários agora e no futuro

É claro que os benefícios do projeto paramétrico e baseado em dados são significativos, automatizando fluxos de trabalho tradicionalmente repetitivos e permitindo que os engenheiros concentrem mais tempo e atenção em entregas que agregam valor em um projeto, seja em termos de otimização do projeto ou complexidade geométrica de uma estrutura. Dito isso, é importante observar que tais avanços tecnológicos não podem substituir os próprios engenheiros. Muitas vezes uma preocupação dentro do BIM e da indústria da construção em geral, há uma tendência de temer que, à medida que a tecnologia se desenvolve, as habilidades tradicionais se tornem nulas e sem efeito, com as pessoas confiando apenas na tecnologia.

No entanto, ao contrário dessa opinião, por mais avançados e modernos que sejam nossos scripts de computador e softwares, eles não têm valor isoladamente. A incorporação bem-sucedida do projeto paramétrico é mais complexa do que simplesmente executar um script e deixar o computador gerar suas próprias saídas, sem limites ou controles. Para usar as ferramentas de projeto paramétrico de maneira correta e bem-sucedida, o conhecimento e a experiência de um engenheiro experiente são essenciais. Só então você pode controlar e compreender os parâmetros necessários que está inserindo, as variáveis que está analisando e validar as saídas do script.

Mais recentemente, esse foco crescente em projeto computacional está resultando em novos graduados entrando para indústria de engenharia com maiores habilidades em programação computacional. Essas novas habilidades, tecnologia e software representam um passo empolgante no BIM e na indústria de engenharia e, usados corretamente, podem expandir e aumentar ainda mais – não substituir – o conhecimento de um engenheiro, talvez da mesma forma que a introdução da calculadora teria feito muitos anos atrás.

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