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Dissertação de Mestrado
DOI
Documento
Autor
Nome completo
Tiago Tamanini Junior
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2019
Orientador
Banca examinadora
Ferreira, Sérgio Leal (Presidente)
Ghisi, Enedir
Moura, Norberto Corrêa da Silva
Título em português
Modelagem paramétrica para análise termoenergética de edificações nas fases iniciais de projeto.
Palavras-chave em português
BIM
Design computacional
Interoperabilidade.
Modelagem paramétrica
Simulação termoenergética computacional
Resumo em português
O trabalho na arquitetura sempre se baseou em processos e raciocínios lógicos, seguindo um fluxo de informações para solucionar questões referentes ao habitat humano. A partir da década de 1960 iniciou-se o desenvolvimento de métodos de incorporação da computação no trabalho do arquiteto, buscando tornar o processo de projeto mais eficiente. Entretanto, a influência do uso de ferramentas computacionais nas fases iniciais de projeto ainda é pouco explorada. A grande maioria dos arquitetos continua utilizando métodos tradicionais para a geração da forma, utilizando o computador simplesmente como suporte, sem aproveitar seu grande potencial para a realização de tarefas repetitivas na geração de alternativas. Os novos sistemas de modelagem paramétrica têm revolucionado essa fase do trabalho, mas ainda obrigam o arquiteto a se adaptar aos métodos e metáforas escolhidos por seus programadores, reduzindo sua liberdade de criação. Somado a esse fator, o surgimento de certificações ambientais e etiquetas de eficiência energética tem envolvido esforços para o desenvolvimento de métodos quantitativos para análise de projetos de edificações. Desse modo, projetar um edifício sustentável é sinônimo de quantificar seu impacto. A simulação computacional permite avaliar a quantidade desses impactos nas edificações, tornando possível analisar esses danos ainda em fase de projeto. Em atenção à necessidade do uso de simuladores nas etapas iniciais de projeto e à integração destes aos programas de modelagem paramétrica, desenvolvedores vêm realizando esforços para suprir essa lacuna. O progresso nesse campo de estudo tem sido realizado em integrar os motores de simulação termoenergética computacional existentes aos programas BIM (Building Information Modeling). Portanto, o objetivo deste trabalho é desenvolver um fluxo de trabalho para geração de um modelo paramétrico a partir de design algorítmico em estudos de viabilidade de edificações para análise termoenergética. O trabalho utiliza o Dynamo do Revit como ferramenta de design algorítmico para gerar a volumetria 3D automatizada para edifícios de escritórios e compara esse modelo à interoperabilidade BIM-CAD-BEM e BIM-BEM. O primeiro processo testa arquivos STL e DWG do sistema CAD exportados ao SketchUp e convertidos no Euclid para simulação computacional, sendo verificados posteriormente no EnergyPlus. O segundo processo exporta o modelo BIM gerado por massa conceitual e por elementos construtivos gerados no Dynamo e Revit diretamente para o Insight 360 e depois os exporta para o EnergyPlus. É realizada então uma análise comparativa aos modelos gerados em CAD e BIM. Os resultados validam para uma interoperabildiade mais confiável na proposta entre os modelos BIM e BEM, pois os arquivos CAD não suportam configurações de energia. A proposta de automatização de design algorítmico para geração de volumes 3D para o BIM e simulação se mostra viável, mas ainda é limitada pela integração entre os softwares.
Título em inglês
Parametric modeling for thermoenergetic analysis in early design stages of buildings.
Palavras-chave em inglês
BIM
Computational design
Computational thermo-energetic simulation
Interoperability
Parametric modeling
Resumo em inglês
The work in architecture has always been based on processes and logical thinking, following a flow of information to solve questions concerning human habitat. From the 1960s onwards, the development of methods of incorporating computing into the architect's work began, making the design process more efficient. However, the influence of the use of computational tools in the early design stages is still little explored. The vast majority of architects continue to use traditional methods for form generation, using the computer only as support, without taking advantage of their great potential for performing repetitive tasks in the generation of alternatives. The new parametric modeling systems have revolutionized this stage of the work, but still compel the architect to adapt to the methods and metaphors chosen by their programmers, reducing their freedom of design. Added to this factor, the emergence of environmental certifications and energy efficiency labels has involved efforts to develop quantitative methods for analysis of building projects. In this way, designing a sustainable building is synonymous of quantifying its impact. The computational simulation allows to evaluate the amount of these impacts in the buildings, making it possible to analyze these damages still in the design stage. Due to the need to use simulators in the early design stages and to the integration of these to parametric modeling programs, developers have been making efforts to fill this gap. The progress in this field of study has been realized in integrating the existent computational thermos-energetic simulation engines to the BIM (Building Information Modeling) programs. Therefore, the objective of this work is to develop a workflow for generating a parametric model from algorithmic design in feasibility studies for thermoenergetic analysis of buildings. The work uses Revit Dynamo as an algorithmic design tool to generate automated 3D volumetry for office buildings and compares this model between BIM-CAD-BEM and BIM-BEM interoperability. The first process tests CAD system with STL and DWG files exported to SketchUp and converted to Euclid for energy computer simulation and later verified in EnergyPlus. The second process exports the BIM model generated by conceptual mass and building elements generated in Dynamo and Revit directly to Insight 360 and then exports them to EnergyPlus. A comparative analysis is then made to the models generated in CAD and BIM. The results validate for a more accurate interoperability in the proposal between the BIM and BEM models, because CAD files do not support energy settings. The proposed algorithm design automation for 3D volume generation for BIM and simulation is feasible, but it is still limited by the integration between the programs.
 
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Data de Publicação
2019-09-18
 
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