REPRESENTAÇÃO GRÁFICA EM PROJETOS DE ARQUITETURA: UM NOVO PARADIGMA
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- Manoel Brandt Vieira
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1 REPRESENTAÇÃO GRÁFICA EM PROJETOS DE ARQUITETURA: UM NOVO PARADIGMA Maria Estela Smolka Ramos IFBA Instituto Federal da Bahia, Departamento de Desenho Resumo Através de revisão bibliográfica, este Artigo pretende apresentar uma quebra de paradigma em curso no setor de Arquitetura, Engenharia e Construção (AEC) do Brasil e do mundo, que tem os projetos arquitetônicos como base conceitual, assim como apresentar as implicações para a representação gráfica desses projetos. Os sistemas CAD (Computer Aided Design) adotados inicialmente na AEC focaram mais na digitalização do traçado do que na informação embarcada nos desenhos técnicos. Porém, pressões por qualidade, produtividade, e mais recentemente por desempenho com sustentabilidade das edificações, trouxeram à tona a discussão sobre uso de modelos parametrizados, concebidos como construção virtual, para o processo projetivo. Os desenhos técnicos, gerados automaticamente nestes modelos, passam à categoria de documentação a ser extraída ao final do projeto. O conceito embutido nesse novo processo é o BIM (Building Information Modeling). A absorção do BIM pela AEC deverá causar impacto nas relações profissionais, e demandar novos postos de trabalho. Frente à contínua evolução tecnológica digital, pode-se imaginar que, no futuro, imprimir desenhos técnicos poderá ser desnecessário, ou mesmo que estes deixem de ser a linguagem mais eficiente para a AEC. Portanto, faz-se necessária uma reflexão sobre o futuro do ensino do desenho técnico. Palavras-chave: Arquitetura, representação gráfica, BIM. Abstract Through literature review, this article aims to present an ongoing paradigm shift in Architecture, Engineering and Construction industry (AEC) of Brazil and worldwide, which have architectural projects as a conceptual basis, and to present the implications for the graphical representation these projects. CAD (Computer Aided Design) systems initially adopted in AEC focused more on the digital layout of the document than the information embedded in technical drawings. However, pressures for quality, productivity, and more recently by performance and sustainability of buildings, brought up the discussion on the use of parameterized models, idealized as virtual construction, for the project design process. Technical drawings, automatically generated by these models, go to the documentation category to be extracted at the end of the project. The concept embedded in this new process is BIM (Building Information Modeling). Absorption of BIM by AEC should make an impact in professional relations and on demand for new jobs.
2 Faced with the continuous digital technological evolution, one could imagine that in the future, printing technical drawings may be unnecessary, or even they were no longer the most efficient language for AEC. Therefore, a reflection on the future of the technical design education is needed. Keywords: Architecture, graphical representation, BIM. 1 Introdução Desenhos são utilizados para execução de construções desde a antiguidade, tanto que Vitruvio, arquiteto romano que viveu no século I A.C., já pensava sobre a formação do arquiteto e sobre o valor das representações gráficas para o projeto. Mas foi a partir da Renascença que começou a aumentar o distanciamento entre Projeto e Construção. Na modernidade esse distanciamento só aumentou, piorando à medida que os projetos, então executados em escritórios, demandavam cada vez mais e mais complexos desenhos para envio aos canteiros de obras (EASTMAN et al., 2014). Três ondas de demandas movimentaram o setor habitacional no Brasil e no mundo a partir dos anos Entre 1970 e 1980 a demanda era quantitativa, sendo pelo pós-guerra em alguns países. Nos anos 1990 era a qualidade, e mais recentemente a sustentabilidade (OGGI, 2006). Ao mesmo tempo, as tecnologias digitais estavam evoluindo, também procurando trazer soluções para o setor de Arquitetura, Engenharia e Construção (AEC) responder eficientemente àquelas demandas. Assim, o chamado sistema CAD (Computer Aided Design), ou Projeto/Desenho Assistido por Computador, surgiu no início dos anos 1980 (IBRAHIM et al., 2004; REFFAT, 2006 apud AYRES FILHO; SCHEER, 2013). Também segundo Ayres Filho e Scheer (2013), a incapacidade das máquinas para suportar programas que exigissem altos níveis de processamento, especialmente do PC (Personal Computer), praticamente induziu maior desenvolvimento de um ramo do CAD que usava entes geométricos para as representações, denominado CAD geométrico (p.98). Os CADs geométricos se popularizaram e ainda permanecem como opção em grande parte dos escritórios brasileiros da AEC na atualidade. Mas, apesar do impacto provocado no início, os CADs geométricos reproduziram o mesmo processo de representação dos projetos, tanto que foram chamados de pranchetas eletrônicas (p.98). ( ) o foco da tecnologia desses CADs esteve sempre direcionado para a solução do problema da representação digital da geometria, e 457
3 não necessariamente para a transmissão de informação através do desenho. (op. cit, p.98) A terceira dimensão foi contemplada nos CADs 3D. As representações produzidas nesses softwares são mais do que perspectivas, possibilitando múltiplas visualizações, internas e externas, o que lhes rendeu o título de maquetes eletrônicas (p.100), mas sem status de modelo, pois apresentam a mesma característica de fragmentação da informação dos CADs geométricos (p.100). Sendo assim, o uso do termo 3D para defini-los foi questionado. A complexidade na utilização desses programas restringiu seu uso como auxiliar para decisões de projeto, mas sendo uma representação tridimensional geométrica, sua função preponderante foi, e continua sendo, para apresentações. Desde o início dos anos 1980 já existiam dois tipos de CAD: o CAD geométrico e o outro, cujos desenhos eram executados com base em objetos parametrizados, analogamente chamado CAD paramétrico, produzindo modelos que incorporavam o conceito BIM (Building Information Modeling), embora este termo só tenha aparecido em 1992 (SANTOS, 2012). Foi a demanda pela qualidade, e a pressão por produtividade nos anos 1990, combinada com o avanço dos computadores e dos processadores, que reacendeu a discussão sobre as duas vertentes do CAD. Atualmente, o nome da proposta de modelagem de produto na construção é BIM, acrônimo de Building Information Modeling (IBRAHIM et al., 2003). No Brasil, a ABNT através da Comissão Especial de Estudos 134 instalada em 2009, passou a utilizar o termo Modelagem da Informação da Construção. (AYRES FILHO; SCHEER, 2013, p.88) BIM é um salto para a modernidade (SANTOS, 2012, p.25) no setor da construção civil. Santos (2012) afirma que BIM é um CAD, mas salienta que BIM é um processo, e não um software, uma tecnologia, ou um banco de dados. Segundo ITO (2007), BIM pode ser classificado como uma abordagem, ao invés de uma tecnologia, embora necessite de uma tecnologia compatível como o CAD paramétrico. Os softwares paramétricos produzem modelos que representam a edificação, e o modelo do projeto arquitetônico, um modelo conceitual, continua servindo como base para os modelos dos demais projetos necessários à execução da edificação. Esse processo de trabalho colaborativo entre as diversas disciplinas levou à definição do modelo como construção virtual do edifício no computador antes que seja construído no terreno (EASTMAN et al., 2014, p.181). 458
4 Segundo uma pesquisa feita em 2007 nos Estados Unidos, 74% dos escritórios de arquitetura utilizavam modelagem 3D e ferramental BIM, mas apenas 34% produziam modelos inteligentes (EASTMAN et al., 2014). Checucci, Pereira e Amorim (2013) informaram que em pesquisa através de publicações em eventos técnicoscientíficos no período entre 2005 e 2010, perceberam pouca adoção do BIM no Brasil, embora sua difusão tenha aumentado mais recentemente. A pesquisa feita com escritórios de arquitetura em Curitiba, São Paulo e Rio de Janeiro, verificou o uso do BIM muito restrito aos próprios escritórios, que apresentaram entre os maiores motivos para uso de softwares paramétricos: i) melhoria na representação gráfica do projeto; ii) facilitação para executar alterações no projeto; iii) melhora na produtividade (tempo por projeto). Os maiores problemas apresentados foram: i) falta de tempo para a implantação; ii) necessidade de treinamento de mão de obra especializada; iii) resistência à mudança de software, uma vez que implica em uma nova forma de projetar. Os custos e a falta de compatibilidade ferramental com projetistas de sistemas e instalações da edificação também foram detectados como problemas (LYRIO FILHO; SOUZA; AMORIM, 2013). A pesquisa efetuada em escritórios de AEC em Salvador identificou basicamente as mesmas questões relativas à implantação do BIM. Dos oito escritórios pesquisados, dois não usavam BIM, embora um deles tenha feito uma tentativa, e os demais estavam em fase de implantação. Destes, apenas dois já utilizavam o software paramétrico. Praticamente todos relataram dificuldades com poucas bibliotecas de componentes, e os que já utilizavam o software reclamaram do grande tempo gasto para modelagem dessas bibliotecas (PEREIRA; AMORIM, 2013). 2 Representação Gráfica e Informação O objetivo de todos os projetos é fornecer informações para construir, com eficiência, as edificações. Mas cada construção é única, demandando processos únicos, o que não favorece o uso da tecnologia da informação. O grau de imersão tecnológica de seus atores é muito variado, em geral baixo, não favorecendo a transferência de tecnologia. Estes e outros aspectos implicam numa resistência ao uso de tecnologias naquele meio. Como resultado, os índices de produtividade da construção civil são em geral mais baixos que de outros setores, inclusive nos países industrializados (AYRES FILHO; SCHEER, 2013). 459
5 O baixo desenvolvimento tecnológico nos processos construtivos implica também na falta de controle adequado desses mesmos processos e dos produtos utilizados, acarretando aumento do desperdício, e consequentemente, em maiores custos. A dificuldade para a colaboração entre as diversas partes interessadas e para a troca de informações, por exemplo, traz implicações tanto para o planejamento quanto para a construção do edifício. A falta de interoperabilidade entre os sistemas, ou seja, softwares de diferentes desenvolvedores não permitirem troca de dados, ou quando permitirem ocorrer perdas de dados, impedindo que se opere sobre eles, é outro exemplo. Uma pesquisa feita nos EEUU em 2002 informou que a interoperabilidade inadequada foi responsável pelos aumentos de US$ 63,50/m 2 em novas construções e de US$ 2,53/m 2 para operação e manutenção (EASTMAN et al., 2014). Por outro lado, fatores econômicos e sociais sempre pressionaram a indústria da construção, exigindo produtividade. A publicação da NBR (ABNT, 2013), conhecida como Norma de Desempenho, trouxe para o foco dos projetos o comportamento em uso das edificações, e não mais apenas a prescrição de como devem ser construídas. Esta norma, que estabelece entre os requisitos do usuário a sustentabilidade e a habitabilidade, que por sua vez considera os desempenhos térmico, lumínico e acústico como variáveis fundamentais, aumenta a importância do projeto e a responsabilidade dos profissionais nele envolvidos. O usuário/proprietário passa a ter direitos e deveres de consumidor, responsável pelo correto uso, operação e manutenção da edificação. Mas para isso precisa receber informações corretas e confiáveis vindas da construção, assim como mantê-las atualizadas durante todo o ciclo de vida da edificação. Diante de tais resultados, e de demandas cada vez maiores e sofisticadas, inclusive pelas exigências de um mercado cada vez mais globalizado, faz-se necessário um projeto mais inteligente e bem estruturado, com gestão prévia dos dados. A representação 2D tradicional do projeto, composta de diversos desenhos interrelacionados mas independentes, que vão sendo executados à medida que o projeto é desenvolvido, fica sujeita a correções por omissões e/ou erros, ou por necessidade de compatibilização com outros projetos. Na atualidade, é preciso as etapas do projeto e do planejamento terem um desenvolvimento integrado com as atividades e os principais agentes envolvidos para uma maior qualidade e desempenho do empreendimento com utilização da Tecnologia da Informação. (WITICOVSKI; SCHEER, 2013, p.403). 460
6 2.1 Desenho Técnico e CAD Na vivência em escritório de arquitetura e na participação em eventos da área, era perceptível que os CADs geométricos prometiam uma revolução, o que gerou muitas pesquisas e promoveu a implantação de laboratórios de Computação Gráfica pelos cursos de Arquitetura no Brasil. Embora tenham se popularizado e continuem sendo utilizados, a aceitação do CAD geométrico não foi imediata, pois seu uso envolvia a familiarização com a tecnologia digital, até então mais restrita aos profissionais de informática, além do investimento em máquinas e programas específicos. Como em qualquer processo de automação, as vantagens eram evidentes. Entre elas, maior produtividade e facilitação na transmissão de dados, reprodução e arquivamento. Mas atualmente percebe-se que os CADs geométricos apenas substituíram os desenhos tradicionalmente feitos a lápis ou a nanquim sobre folhas de papel, por impressões também em papel a partir dos arquivos digitais, sem alteração dos processos. As projeções ortográficas e o desenho técnico, com suas respectivas convenções, evoluíram a partir da mídia tradicional: o plano bidimensional do papel. O papel foi substituído pela tela do computador, mas nos desenhos técnicos digitalizados as informações permaneceram fragmentadas, desestruturadas. A chance de erro ao efetuar revisões ou alterações em projetos representados com auxílio do computador foi mantida, uma vez que a leitura e as modificações continuavam sendo feitas desenho a desenho, que poderiam estar em plantas, layers, ou arquivos diferentes. A comunicação e a interação entre os projetos das diversas disciplinas presentes na edificação através dos desenhos técnicos tradicionais também é problemática. A verificação de compatibilzação é realizada através de sobreposição dos desenhos, que por utilizarem convenções diferentes, podem ter sua visualização prejudicada. E se as interferências não forem detectadas em projeto, só serão perceptíveis durante a obra, provocando retrabalho, atraso, custo. Uma pesquisa identificou os seguintes problemas na representação gráfica em 2D dos projetos: i) omissão, seja de informações aparentemente óbvias ou de representações; ii) simplificação, pela dificuldade de representação na escala determinada; iii) simbolismo, pela desconexão formal entre o símbolo e o objeto representado; iv) ambiguidade, pelo uso de uma mesma simbologia para mais de um objeto; v) fragmentação, pois a informação fica distribuída em desenhos diferentes, que também podem ficar em folhas diferentes (TONISSE; GOES; SANTOS, 2013). 461
7 O CAD 3D não solucionou os problemas. Apesar de seus desenhos representarem tridimensionalmente o edifício e permitirem extração de desenhos, algumas representações precisam de inserção manual. Assim, o produto destes softwares não pode ser considerado como modelo. Modelo é a representação tridimensional de uma edificação que seja equivalente a um protótipo, a uma construção virtual, o que só pode ser obtido através dos softwares paramétricos. O CAD paramétrico não pode ser considerado como uma evolução do CAD geométrico, visto que foram duas vertentes da tecnologia CAD que surgiram praticamente juntas, mas a utilização do software paramétrico induz a uma evolução nos processos de projetação e representação das edificações. É provável que os desenhos técnicos permaneçam durante um bom tempo como elemento de comunicação entre projetistas e obra, mas a concepção se altera. As representações gráficas em 2D, geradas automaticamente a partir do modelo, passam a assumir a posição correta dentro do processo projetual: no final, como os demais relatórios/documentações (SANTOS, 2012). Os modelos paramétricos possuem diversas capacidades para a representação. Como seus elementos são interconectados e integrados, é possível efetuar correções, ditas de baixo nível, de forma automática (em caso de alteração no pé-direito, a parede se redimensiona para manter-se junto ao teto), assim como detectar omissões, conflitos ou inconsistências. Todas ( ) essas capacidades levam a desenhos mais precisos, à elaboração mais rápida e produtiva de desenhos e à melhoria na qualidade final do projeto. (EASTMAN et al., 2014). Mas o simples uso do CAD paramétrico, a projetação com uso do modelo não produz a evolução completa, a verdadeira mudança de paradigma: o conceito BIM, oficialmente traduzido pela ABNT como Modelagem da Informação da Construção. 2.2 BIM Building Information Modeling A Modelagem da Informação da Construção, para ser completa, pressupõe compartilhamento e interoperabilidade. Compartilhamento porque se o modelo deve representar virtualmente a construção, deve possuir todos os elementos da construção real. Mas compartilhamento vai além dos projetistas. Proprietários, incorporadores e usuários finais também podem e devem fazer uso do modelo como fonte de informação. A interoperabilidade diz respeito a outra função do modelo, tal como servir a simulações de desempenho (conforto térmico), ou de segurança (rotas de 462
8 fuga), sendo preciso garantir a interoperabilidade entre os sistemas do modelo e dos softwares para simulação, possibilitando que os dados sejam intercambiáveis, sem perdas durante o processo. Eastman et al. (2014) faz uma lista dos benefícios do uso do BIM, separando-os por fase de projeto. São eles: i) benefícios na pré-construção para o proprietário avaliação da viabilidade, qualidade e desempenho do empreendimento; ii) benefícios no projeto visualização antecipada, correções automáticas, geração de desenhos, colaboração antecipada dos projetistas, estimativa de custos, incremento da eficiência energética e sustentabilidade; iii) benefícios para construção e fabricação sincronização do projeto e planejamento da obra, descoberta de erros e omissões antes da obra, reação rápida a problemas no canteiro, servir de base para componentes fabricados, melhorar a implementação e técnicas de construção enxuta, sincronização da aquisição de materiais com o projeto e a construção; iv) benefícios pós-construção melhor gerenciamento e operação; integração entre sistemas de operação e facilidades. Sendo o modelo parametrizado a base do projeto, é provável que no futuro seja desnecessário imprimir desenhos técnicos. Com o avanço tecnológico, também é possível estes deixem de ser a linguagem mais eficiente para a AEC. Telas digitais, ou outras formas de visualização como projeções tridimensionais deverão trazer maiores possibilidades, com as visualizações sendo obtidas por demanda. O acesso aos modelos durante a existência das edificações também precisa estar garantido. Portanto, as novas soluções devem prever tanto a inclusão digital da mão de obra das construções, quanto solucionar questões relativas à visualização e operação dos modelos executados em diferentes softwares ou versões durante toda a vida útil da edificação, que pode durar décadas. A mudança de paradigma também afetará as relações empresariais. Novas habilidades, novos papéis, novos postos de trabalho deverão aparecer com a implantação do BIM, e uma das primeiras deverá ser o gerente de modelo. Uma vez que todos os projetos deverão ser inseridos num único modelo, é necessário que alguém gerencie os acessos e as alterações necessárias. Os CADs parametrizados precisam de um banco de dados bem mais detalhado do que os blocos dos CADs geométricos, então deverá haver uma demanda inicial não apenas por modeladores de projeto, mas por modeladores de componentes específicos. Eastman et al. (2014) ainda informa que experiências com ensino de BIM em cursos de graduação de Engenharia Civil verificaram maior facilidade no aprendizado 463
9 do BIM, aparentemente mais intuitivo, do que no aprendizado do desenho técnico e das ferramentas de CAD geométrico. Ele também afirma que deverá existir uma fase de transição onde teremos desenhistas, detalhadores e projetistas, e que posteriormente os escritórios devem manter uma divisão entre projetistas e documentadores, até que, finalmente, todos os projetistas sejam capazes criar e gerenciar os próprios modelos. 3 Conclusão A Modelagem da Informação da Construção é um novo paradigma no setor de AEC. O uso de modelos parametrizados como base para a projetação traz implicações tanto nas relações de trabalho quanto nos processos de projeto, pois trata-se de uma nova forma de concebê-los e de representá-los. Os desenhos técnicos 2D, tradicionalmente usados na elaboração dos projetos, passam à categoria de documentação a ser extraída automaticamente dos modelos ao final do processo, consequentemente sendo mais precisos e consistentes. Os desenhos técnicos tradicionais ainda são, e deverão continuar sendo por algum tempo, a principal linguagem entre projetistas e executores das edificações. Mas no futuro esses desenhos 2D deverão ser substituídos por novas formas de comunicação, apoiadas em novas tecnologias, que provavelmente permitirão o acesso a partir das respectivas demandas. Serão necessárias, portanto, maiores reflexões sobre o futuro do ensino do desenho técnico. 4 Referências ABNT - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR : Edificações Habitacionais Desempenho. Parte 1: Requisitos gerais. Rio de Janeiro, AYRES FILHO, C.; SCHEER, S. Diferentes abordagens do uso de CAD no processo de projeto arquitetônico. In: SCHEER, S.; SANTOS, E. T.; AMORIM, S.; AMORIM, A. (Org.). Modelagem da informação da construção: uma experiência brasileira em BIM. 1.ed. Curitiba: UFPR, p AYRES FILHO, C.; SCHEER, S. Modelagem do produto na indústria da construção. In: SCHEER, S.; SANTOS, E. T.; AMORIM, S.; AMORIM, A. (Org.). Modelagem da informação da construção: uma experiência brasileira em BIM. 1.ed. Curitiba: UFPR, p
10 CHECCUCCI, E. S.; PEREIRA, A. P. C.; AMORIM, A. L. A difusão das tecnologias BIM por pesquisadores do Brasil. In: SCHEER, S.; SANTOS, E. T.; AMORIM, S.; AMORIM, A. (Org.). Modelagem da informação da construção: uma experiência brasileira em BIM. 1.ed. Curitiba: UFPR, p EASTMAN et al. Manual de BIM: um guia de modelagem da informação da construção para arquitetos, engenheiros, gerentes, construtores e incorporadores. 1.ed. Porto Alegre: Bookman Editora Ltda, Tradução: Cervantes Gonçalves Ayres Filho et al. ITO, A. L. Y. Gestão da informação no processo de projeto de arquitetura: estudo de caso. Dissertação (Mestrado em Construção Civil) Setor de Tecnologia, Universidade Federal do Paraná, Curitiba, LYRIO FILHO, A. M.; SOUZA, L. L. A.; AMORIM, S. R. L. Impactos do uso do BIM em escritórios de arquitetura: oportunidades no mercado imobiliário. In: SCHEER, S.; SANTOS, E. T.; AMORIM, S.; AMORIM, A. (Org.). Modelagem da informação da construção: uma experiência brasileira em BIM. 1.ed. Curitiba: UFPR, p OGGI, F. P. Inovação na construção Civil brasileira. In: FARIA, C. P. Inovação em construção civil: coletânea São Paulo: UNIEMP, 2006.p Disponível em Acesso: 03/07/2015. PEREIRA, A. P. C.; AMORIM, A. L. Estudo de caso sobre a adoção do paradigma BIM em escritórios de arquitetura em Salvador - BA. In: SCHEER, S.; SANTOS, E. T.; AMORIM, S.; AMORIM, A. (Org.). Modelagem da informação da construção: uma experiência brasileira em BIM. 1.ed. Curitiba: UFPR, p SANTOS, E. T. BIM-Building Information Modeling: um salto para a modernidade na Tecnologia da Informação aplicada à Construção Civil. In: PRATINI, E. F.; SILVA JÚNIOR, E. E. A.. (Org.) Criação, representação e visualização digitais: tecnologias digitais de criação, representação e visualização no processo de projeto. Brasília: Faculdade de Tecnologia da UNB, p TONISSE, R. H.; GOES, B.; SANTOS, E. T. Compatibilização de projetos: comparação entre o BIM e o CAD 2D. In: SCHEER, S.; SANTOS, E. T.; AMORIM, S.; AMORIM, A. (Org.). Modelagem da informação da construção: uma experiência brasileira em BIM. 1.ed. Curitiba: UFPR, p
11 WITICOVSKI, L. C. ; SCHEER, S. Quantificação automática em projetos de construçção civil. In: SCHEER, S.; SANTOS, E. T.; AMORIM, S.; AMORIM, A. (Org.). Modelagem da informação da construção: uma experiência brasileira em BIM. 1.ed. Curitiba: UFPR, p
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