joão calheiros. tese de mestrado. feup 2014. bim, modelação paramétrica, rhino3d, grasshopper

PROCESSOS INTEGRADOS DE MODELAÇÃO, ANÁLISE E OTIMIZAÇÃO DE PROJETOS NA AECEXPLORAÇÃO DE FERRAMENTAS DE SUPORTE À PROTOTIPAGEM DIGITAL

MESTRADO INTEGRADO EM ENGENHARIA CIVIL – ESPECIALIZAÇÃO EM CONSTRUÇÕESJOÃO DIOGO CALHEIROS BRITOJULHO 2014

DEFINIÇÃO DO PROBLEMA▪ A EFICIÊNCIA É CADA VEZ MAIS PREPONDERANTE NO PROCESSO DE PROJETO

DEFINIÇÃO DO PROBLEMA▪ COMO SE MEDE O DESEMPENHO DE UM EDIFÍCIO?▪ COMO SE OTIMIZA O DESEMPENHO?

Custos

Função

Estética

Produção

Estrutura

Materiais

SustentabilidadeDESEMPENHO

Localização

Manutenção

Segurança

▪ A COMPATIBILIZAÇÃO MULTIDISCIPLINAR É FUNDAMENTAL

DEFINIÇÃO DO PROBLEMA

▪ OS EDIFÍCIOS SÃO CADA VEZ MAIS COMPLEXOS

DEFINIÇÃO DO PROBLEMA

▪ É NECESSÁRIO ENSAIAR OS EDIFÍCIOS, LOGO DESDE A ETAPA CONCETUAL

DEFINIÇÃO DO PROBLEMA

▪ NOÇÃO DE PROTÓTIPO DIGITAL, SUPORTADO EM FERRAMENTAS COMPUTACIONAIS

PROTOTIPAGEM DIGITAL

▪ BASEIA-SE EM MODELOS CONCETUAIS EXPEDITOS, ADAPTADOS AOS REQUISITOS DE PROJETO

▪ EXPLORAÇÃO DE MÚLTIPLAS ALTERNATIVAS

▪ PERMITE SIMULAR, TESTAR, AJUSTAR E APERFEIÇOAR COM VISTA A INCREMENTAR O DESEMPENHO GLOBAL

PROTOTIPAGEM DIGITAL

MODELAÇÃO PARAMÉTRICA

▪ AS REGRAS/PARÂMETROS DEFINIDOS É QUE CONDUZEM A FORMAÇÃO DO MODELO

▪ BASEADO EM PROGRAMAÇÃO VISUAL

▪ FLEXIBILIZA O MODELO

▪ ECOSSISTEMAS DIGITAIS

PROTOTIPAGEM DIGITAL

SIMULAÇÃO E ANÁLISE DE DESEMPENHO

▪ FOCADO EM ANÁLISES PRELIMINARES

▪ PERMITEM FEEDBACKS DE DESEMPENHO EXPEDITOS

PROTOTIPAGEM DIGITAL

TÉCNICAS EVOLUCIONÁRIAS DE OTIMIZAÇÃO

▪ BASEADAS EM ALGORITMOS GENÉTICOS

▪ CONSEGUEM LIDAR COM MÚLTIPLAS VARIÁVEIS E OBJETIVOS SIMULTANEAMENTE

▪ ADEQUADOS A PESQUISAR A MELHOR RELAÇÃO DE COMPROMISSO ENTRE DIVERSOS CRITÉRIOS DE DESEMPENHO

▪ PROCESSO INTEGRADO DE MODELAÇÃO, ANÁLISE E OTIMIZAÇÃO FOCADO NA OTIMIZAÇÃO DO DESEMPENHO GLOBAL

▪ ENFÂSE NA FASE CONCETUAL

▪ SUSTENTADA NA RÁPIDA GERAÇÃO E AVALIAÇÃO DE ALTERNATIVAS

▪ FOMENTA PROCESSOS COLABORATIVOS

▪ ESTIMULA A EQUIPA A SUPERAR-SE

▪ SUPORTE À TOMADA DE DECISÃO

▪ COMPLEMENTA AS CAPACIDADES DA METODOLOGIA BIM

PROJETO ORIENTADO PELO DESEMPENHO

1. DEFINIÇÃO DO PROBLEMA

PROJETO ORIENTADO PELO DESEMPENHO

▪ É FUNDAMENTAL ESTRUTURAR O MODELO DE FORMA LÓGICA E COERENTE

▪ QUAIS OS PARÂMETROS?

▪ QUAIS OS OBJETIVOS?

▪ QUAIS AS RESTRIÇÕES?

2. DESENVOLVIMENTO DO PROTÓTIPO BASE▪ DESENVOLVER O CONCEITO INICIAL

▪ DEFINIÇÃO PARAMÉTRICA DO MODELO

PROJETO ORIENTADO PELO DESEMPENHO3. MANIPULAÇÃO PARAMÉTRICA▪ FORMAÇÃO DE INPUTS PARA SIMULAÇÃO E ANÁLISE

DE DESEMPENHO

4. GERAÇÃO DE NOVAS SOLUÇÕES▪ POTENCIAL DE VISUALIZAÇÃO

INPUTS

PROJETO ORIENTADO PELO DESEMPENHO5. SIMULAÇÃO DE DESEMPENHO▪ CAPACIDADE DE INFORMAR ACERCA DO

COMPORTAMENTO DE CADA SOLUÇÃO

6. PROCESSO DE OTIMIZAÇÃO

▪ CONTROLA O PROCESSO GERATIVO

▪ EVOLUI A GERAÇÃO DE SOLUÇÕES EM FUNÇÃO DOS OBJETIVOS DEFINIDOS

PROJETO ORIENTADO PELO DESEMPENHO7. CLASSIFICAÇÃO DE RESULTADOS▪ APRESENTAÇÃO GRÁFICA DAS SOLUÇÕES

SATISFATÓRIAS/OTIMIZANTES

▪ TRADE-OFF

▪ BENCHMARKING

OUTPUTS

PROJETO ORIENTADO PELO DESEMPENHO9. ANÁLISE, PONDERAÇÃO E TOMADA DE DECISÃO▪ FOMENTA DECISÕES SUSTENTADAS EM CRITÉRIOS

OBJETIVOS DE DESEMPENHO

▪ PERMITE APRESENTAR DIVERSAS SOLUÇÕES AO CLIENTE

▪ CANALIZA OS ESFORÇOS NO PROCESSO CRIATIVO

10. INTEGRAÇÃO BIM▪ MECANISMOS DE INTEROPERABILIDADE

▪ AS METODOLOGIAS COMPLEMENTAM-SE

CASO DE ESTUDO

ANIMAÇÃO

▪ SUBDIVISÃO DO MODELO EM FAMÍLIAS DE ELEMENTOS, DEFINIÇÃO DE TODAS AS CONDIÇÕES INICIAIS (APOIOS, AÇÕES, TIPOS DE SEÇÕES A UTILIZAR...)

▪ OBJETIVOS▪ SELEÇÃO DA SECÇÃO MAIS APROPRIADA A CADA ELEMENTO

▪ MINIMIZAR A MASSA TOTAL DO FUSTE CENTRAL

▪ MINIMIZAR O DESLOCAMENTO MÁXIMO NODAL

▪ PARÂMETROS

▪ NÚMERO DE LADOS DO FUSTE [3 – 10]

▪ NÚMERO DE ANÉIS DO FUSTE [3-15]

▪ RESTRIÇÕES

▪ DESLOCAMENTO MÁXIMO = H/200 = 175 MM

▪ TODOS OS ELEMENTOS DEVEM VERIFICAR A CAPACIDADE RESISTENTE

CASO DE ESTUDO

CASO DE ESTUDO

ANIMAÇÃO

KARAMBA – OTIMIZADOR DE SECÇÕES

CASO DE ESTUDOKARAMBA – VISUALIZAÇÃO DE

RESULTADOS

CASO DE ESTUDOOCTOPUS – RESULTADOS DA OTIMIZAÇÃO MULTI-

OBJETIVO

  Parâmetros/Genes Objetivos/Funções Fitness

  Nº Anéis Nº de LadosDeslocamento Máximo Nodal

Massa

  - - mm kg

1 15 10 161.97 137 358

2 9 6 162.33 133 461

3 8 6 164.95 130 497

4 9 5 169.12 126 187

5 14 6 172.00 125 568

6 10 6 172.21 125 593

7 10 8 174.09 124 382

8 7 5 176.92 121 532

9 9 8 177.43 119 036

▪ PREPARAÇÃO DO MODELO PARA EXECUÇÃO E PRODUÇÃO

CASO DE ESTUDOSUPERB LYREBIRD – INTEROPERABILIDADE BIM

▪ A METODOLOGIA POD POTENCIA O SUCESSO DO PROJETO LOGO DESDE A SUA IDEALIZAÇÃO

▪ FOMENTA A INTERLIGAÇÃO DE MÚLTIPLOS CRITÉRIOS DE DESEMPENHO

▪ PERMITE A REVELAÇÃO DE NOVAS DIREÇÕES DE PROJETO

▪ INCREMENTA A FLEXIBILIDADE DO PROJETO

▪ ASSENTA EM SCRIPTS REUTILIZÁVEIS

▪ OS MECANISMOS DE INTEROPERABILIDADE NÃO SÃO, AINDA, TOTALMENTE EFICAZES

▪ BASEIA-SE EM RESULTADOS CONFIÁVEIS, AINDA QUE NÃO DETALHADOS

▪ É UM SUPORTE À TOMADA DE DECISÃO NAS FASES EMBRIONÁRIAS

▪ IMPULSIONA MÉTODOS DE FABRICAÇÃO DIGITAL.

CONCLUSÕES

OBRIGADO!

“Forget about the way it looks, think about how it behaves”

Neri Oxman