Projeto generativo em arquitetura e construção permite maior produtividade
Na nova era do projeto generativo em arquitetura, engenharia e construção, os projetistas e construtores usarão computadores não só para descrever prédios, mas também para cocriá-los.
Antes do GPS, se você se perdesse enquanto dirigia, tinha que engolir seu orgulho e parar para pedir instruções. Com a ajuda da inteligência inata do Google Maps ou Waze, você deixa uma máquina calcular a melhor rota, enquanto se concentra no que é realmente importante – dirigir.
No caso de arquitetos, engenheiros e empreiteiros, seus computadores os ajudarão a navegar no processo de design e construção, para que possam se concentrar em criar projetos bem-sucedidos que resultem em grandes edifícios.
Digital versus computacional
Mas o que essa colaboração homem-máquina pode implicar? Começa com a distinção entre digital e computacional. Hoje em dia, muitas coisas são digitais. Quando você liga ou desliga um interruptor inteligente de luz na sua casa, isso é digital. Mas programar essa luz para acender quando o sensor detecta que você está em casa por causa da conexão com seu celular – ou apagá-la quando você está a milhares de quilômetros de distância – isso é computacional.
Stan Allen, arquiteto e ex-reitor da Faculdade de Arquitetura da Universidade de Princeton, uma vez comparou o digital e o computacional explicando que “digital é um estado de ser, uma condição. Quando falamos sobre computação, estamos falando sobre processos ativos”.
Atualmente, os setores de projeto e construção estão mudando ativamente do digital para o computacional, já que a “criação de dados” (com ferramentas como CAD ou fotos digitais) está dando lugar ao “uso de dados” – utilizando computadores para gerar, manipular e aplicar dados para melhorar os resultados.
As pessoas vêm usando documentos digitais há décadas, desde desenhos CAD até planilhas. Porém, quando começaram a aplicar scripts ao software CAD e macros a planilhas, as informações de arquitetura, engenharia e construção (AEC) puderam ser acessadas e manipuladas – e até mesmo criadas – de maneiras completamente novas. Esse é o processo ativo e computacional de Allen.
Scripts geram novas formas
Há quase vinte anos, os arquitetos começaram a usar uma técnica chamada scripting – também conhecida como programação – para usar a geometria criada por um computador e manipulá-la de novas maneiras. Assim nasceu uma nova geração de projeto e construção de edifícios. Os computadores aboliram a tirania do ângulo reto e novas formas e curvas tornaram-se possíveis não só no desenho, mas também na construção.
Esses scripts originais direcionavam os programas disponíveis na época, principalmente mecanismos de geometria como AutoCAD e Rhino da Autodesk, e tornaram possíveis projetos complexos e ambiciosos, como o Centro Heydar Aliyev da empresa Zaha Hadid Architects. Por outro lado, os scripts atuais são algoritmos sofisticados que controlam uma variedade muito maior de ferramentas digitais usadas em construção, gerando uma nova estratégia: projeto generativo e construção.
Mas mais importante do que a tecnologia de scripting, que aprimora a capacidade de criação de arquitetos e construtores, é a conexão crítica entre os processos de design e construção que as ferramentas generativas possibilitam.
Por exemplo, a LMN Architects em Seattle estava projetando o teto de uma nova sala de concertos na Faculdade de Música Voxman, na Universidade de Iowa, que precisava funcionar perfeitamente como um refletor acústico, um distribuidor de luz e ventilação, e uma singularidade arquitetônica. Usando uma série de scripts de projeto generativo, os projetistas primeiro criaram um protótipo e depois uma característica arquitetônica única que satisfazia todos os requisitos e então, usaram esses mesmos scripts para descrever para a construtora a geometria e a sequência de construção exatas, necessárias para fabricar e instalar o teto.
A construtora pôde então levar as informações digitais computadas pelos algoritmos generativos da LMN diretamente para o setor de fabricação, assegurando fidelidade absoluta ao projeto criado pelos arquitetos e fabricação do sistema com precisão controlada por computador.
O teto acústico, que nunca poderia ter sido concebido ou construído por métodos tradicionais, é espetacular. Aqui, a abordagem generativa ajudou a criar o projeto e a construir a estrutura física.
Projeto generativo para o canteiro de obras
Métodos generativos não são úteis somente no estúdio de design. Em um projeto de pesquisa liderado por Dieter Vermeulen chamado Crane Position Optimization (Otimização de Posicionamento de Guindastes), utilizando o Projeto Fractal da Autodesk (agora denominado Project Refinery – Projeto Refinaria), a construtora pode escolher a melhor estratégia proposta para a construção de um edifício com painéis pré-fabricados.
O algoritmo testa diferentes posições do caminhão que entrega os painéis no canteiro de obras e do guindaste que os coloca no lugar, procurando o processo mais eficiente de acordo com o projeto do edifício, o peso dos painéis, as capacidades do equipamento e as localizações dos pontos de acesso, como ruas e estradas. É uma coreografia complexa, mas os passos da dança podem ser determinados computacionalmente muito antes do início da construção real.
Várias coisas importantes estão acontecendo aqui: primeiro, quando uma construtora cria um script generativo do processo de construção, memoriza sua competência especializada sobre a melhor forma de construir um edifício de concreto; agora essas informações estão em um formato reutilizável, disponível para todos os membros da equipe do projeto.
Segundo, em vez de confiar apenas nessa experiência e julgamento para tomar decisões importantes sobre como utilizar o guindaste para posicionar os painéis e o caminhão para fornecê-los, a equipe de construção pode testar diferentes cenários para otimizar o processo de construção e cada teste – usando a representação digital do edifício e a computação do processo generativo – tem custo praticamente zero.
Essa equipe pode testar literalmente centenas de opções para encontrar a melhor solução. Na realidade, o algoritmo generativo pode “executar” as simulações e medi-las e, assim, encontrar a melhor solução para os parâmetros definidos pelo próprio script generativo. A simulação computacional saiu do estúdio de design e agora está no escritório do canteiro de obras.
Receitas para computação na construção
Tão importante quanto isso, no entanto, é que o conhecimento de construção incorporado nesse script pode retornar ao estúdio de design antes que o próprio projeto esteja finalizado, fornecido pela construtora aos projetistas enquanto eles criam o projeto. Neste caso, a escolha de estrutura de concreto pré-fabricado tem implicações importantes para o custo, cronograma e logística da construção do projeto que, de outra forma, poderiam estar invisíveis para os arquitetos enquanto estão projetando o edifício. Imagine a eficiência se o projeto original refletisse não apenas a escolha de concreto pré-fabricado, mas também a melhor maneira de fabricá-lo?
No futuro, as construtoras fornecerão bibliotecas de scripts de construção aos seus colaboradores, que podem ser aplicados a uma série de problemas desafiadores da obra, permitindo que esses projetistas testem se algo pode ser construído enquanto tudo ainda está no formato digital, em vez de construir em escala real e com as despesas correspondentes no próprio canteiro de obras.
Objetos digitais (como um painel pré-fabricado) virão com instruções computacionais que explicam não só suas dimensões, peso e pontos de conexão, mas também como eles interagem com o processo de instalação (com guindastes, caminhões e trabalhadores) e as melhores maneiras de conectá-los, isolá-los e incorporá-los ao edifício. O conhecimento de construção pode ser criado, armazenado, acessado e aperfeiçoado ao longo do tempo, tornando todo o processo AEC mais fluido, integrado e eficiente.
Há muito que a construção está repleta de desafios de produtividade, discussões entre projetistas e construtoras, e clientes insatisfeitos que movem ações judiciais. Técnicas generativas atacam esses problemas onde estão, permitindo que as equipes de projeto usem a computação para compartilhar conhecimentos, encontrar melhores respostas e melhorar os resultados. Stan Allen provavelmente concordaria que, embora a maioria dos projetos hoje seja digital, a computação oferece uma oportunidade real de construir edifícios melhores.
Phil Bernstein é o Reitor Assistente e Professor Sênior da Faculdade de Arquitetura da Universidade de Yale e um Membro da Autodesk. Seu novo livro, Architecture – Design – Data: Practice Competency in the Era of Computation, foi publicado pela Birkhauser Architecture em outubro de 2018.