Gêmeos digitais geotécnicos e modelagem de informações de construção

Agora, o conceito de modelagem de informações de construção (BIM, Building Information Modelling) é conhecido, mas o conceito de gêmeos digitais está surgindo como um fenômeno na área de infraestrutura de engenharia civil.

Aproveitando a vasta experiência do Jonas Weil em engenharia geotécnica e do Nick Nisbet em desenvolvimento de BIM, este debate em grupo explora o conceito de gêmeos digitais geotécnicos e o compara aos gêmeos digitais convencionais e à BIM. Quais são as diferenças entre eles e como estão relacionados? Qual é o papel dos padrões abertos em relação às ferramentas para dados geotécnicos a fim de favorecer o sucesso de projetos de infraestrutura?

Visão geral

Video Transcript

[00:00:05.770]
<v ->Então, sejam bem-vindos todos e este grupo de debate do Lyceum 2020</v>

[00:00:09.940]
sobre gêmeos digitais geotécnicos e BIM.

[00:00:13.980]
Você, sem dúvida, deve estar familiarizado com o BIM.

[00:00:17.200]
Tem sido uma característica dos projetos de infraestrutura civil

[00:00:21.860]
já há um bom tempo.

[00:00:24.290]
Os gêmeos digitais entraram em cena muito mais recentemente

[00:00:27.624]
e hoje são um fenômeno em infraestrutura.

[00:00:32.610]
Mas, claro, se você colocar uma camada geotécnica

[00:00:35.550]
em qualquer uma dessas coisas, assume um interesse extra

[00:00:39.780]
e talvez as regras de engajamento sejam um pouco diferentes.

[00:00:44.610]
E, felizmente, tenho alguns excelentes participantes

[00:00:47.200]
comigo aqui hoje.

[00:00:48.720]
Temos Nick Nisbet,

[00:00:49.840]
vice-presidente da BuildingSmart, do Reino Unido,

[00:00:52.970]
e CEO da AEC3,

[00:00:55.830]
que trabalha com BIM há mais de 40 anos.

[00:00:59.810]
E Jonas Weil, geólogo sênior de engenharia

[00:01:02.890]
do IC Group, na Áustria,

[00:01:05.030]
com mais de 10 anos de experiência provisória

[00:01:08.910]
em infraestrutura e mineração

[00:01:11.270]
com foco em geologia estrutural

[00:01:12.890]
e modelagem geológica em 3D.

[00:01:15.620]
Então, sem mais delongas…

[00:01:20.960]
Junte-se a nós. Que bom estar com vocês!

[00:01:22.960]
Fico muito feliz por terem tirado tempo

[00:01:25.200]
para se juntar a nós neste grupo de debate.

[00:01:28.610]
<v ->Obrigado por nos receber.</v>

[00:01:29.665]
<v ->Também está conosco o meu colega, Gareth Christopher,</v>

[00:01:34.430]
que é o gerente de desenvolvimento de negócios da nossa região da EMEA.

[00:01:37.820]
Então, ótimo. Agradeço muito seu tempo.

[00:01:41.230]
E Nick, talvez pudéssemos começar por você.

[00:01:44.640]
Sei que você está envolvido com BIM há muito tempo.

[00:01:47.950]
Então, como é que o ponto em que estamos agora

[00:01:50.720]
se compara com os desafios que você encontrou

[00:01:54.420]
no início de sua jornada?

[00:01:57.640]
<v ->Oh, bem, tem sido uma longa jornada.</v>

[00:02:02.300]
Acho que todas as profissões estavam ligadas a desenhos

[00:02:12.420]
como principal meio de comunicação,

[00:02:15.435]
e acho que cada profissão afirmou

[00:02:19.480]
que pensa em 3D e desenha em 2D,

[00:02:23.040]
e isso tinha muito a ver com a educação

[00:02:25.540]
arquitetônica que recebi.

[00:02:28.410]
Mas pouco a pouco,

[00:02:31.880]
cada um dos negócios e profissões

[00:02:33.900]
aprendeu que entregar informações em 3D

[00:02:38.810]
é benéfico para si mesmos e para o restante da equipe,

[00:02:43.870]
seja uma equipe de infraestrutura ou uma equipe de construção,

[00:02:47.400]
e seja em uma construção ou em uso.

[00:02:50.640]
Então, tem sido uma progressão gradual que

[00:02:54.810]
aos poucos envolve cada disciplina,

[00:02:57.650]
certificando-se de que a experiência seja preservada

[00:03:04.920]
à medida que analisamos novas formas de trabalhar.

[00:03:08.500]
<v ->Então, esse é o propósito final do BIM,</v>

[00:03:11.871]
unir essas diferentes disciplinas?

[00:03:18.950]
<v ->Bem, eu acho que o objetivo é ter um entendimento</v>

[00:03:26.040]
do ambiente de construção,

[00:03:27.360]
sejam edifícios ou estruturas ou trabalho geotécnico

[00:03:31.050]
e tunelamento.

[00:03:32.560]
E inevitavelmente isso significa compartilhar informações

[00:03:36.520]
para criar o panorama completo,

[00:03:38.080]
porque ninguém sabe tudo

[00:03:42.383]
e todas as informações têm alguma relevância para todos os outros.

[00:03:48.150]
E eu acho que esse é o verdadeiro ponto forte do BIM:

[00:03:50.270]
compartilhar informações

[00:03:51.650]
de uma forma que pode ser usada em vários ângulos diferentes.

[00:03:55.540]
Você pode obter planejamentos,

[00:03:57.220]
visualizações em 3D e animações com isso.

[00:04:02.350]
Você pode obter todo tipo de análise dele.

[00:04:06.960]
E assim,

[00:04:08.170]
torna-se o que agora é chamado de única fonte de informações.

[00:04:14.060]
Certamente um entendimento mais coerente

[00:04:17.930]
do ambiente de construção do que era possível

[00:04:20.180]
quando contávamos com desenhos e documentos separados.

[00:04:25.186]
<v ->E tem sido difícil</v>

[00:04:26.590]
fazer as pessoas mudarem de mentalidade?

[00:04:32.280]
<v ->Bem, sim, tem sido difícil.</v>

[00:04:36.440]
Acho que comecei no final dos anos 1970, início dos anos 1980,

[00:04:40.900]
quando a tarefa era persuadir os arquitetos

[00:04:45.270]
que suas informações ficavam melhores em 3D

[00:04:49.470]
e melhorem em BIM,

[00:04:51.790]
juntando desenhos e documentos

[00:04:53.720]
em algo que foi coordenado naturalmente e assim por diante.

[00:05:00.940]
E então a conversa foi passando para os engenheiros estruturais,

[00:05:04.597]
MAP

[00:05:06.720]
e, mais recentemente,

[00:05:08.790]
acho que os engenheiros civis tiveram que passar

[00:05:12.950]
pelo mesmo processo,

[00:05:13.840]
e há muitas outras disciplinas que

[00:05:15.340]
eu também poderia mencionar.

[00:05:17.070]
E acho que, em cada caso, é necessária uma avaliação honesta

[00:05:21.950]
do que estávamos tentando fazer

[00:05:26.100]
com os desenhos e documentos antigos

[00:05:28.380]
e o que agora podemos fazer com o BIM.

[00:05:33.030]
<v ->Certo.</v>

[00:05:33.863]
Bem, obrigado, Nick.

[00:05:35.890]
Jonas, da sua perspectiva

[00:05:38.080]
como engenheiro geotécnico atuante

[00:05:40.810]
e geólogo engenheiro, como isso se compara?

[00:05:45.270]
<v ->Na verdade, é bem parecido.</v>

[00:05:48.770]
Pela minha experiência, começamos com isso bem mais tarde.

[00:05:53.021]
(Jonas ri)

[00:05:53.854]
Há mais ou menos 10 anos,

[00:05:55.370]
começamos com o uso extensivo da modelagem 3D

[00:05:58.450]
vinda da mineração.

[00:06:00.600]
Mas percebemos que nossos colegas que fazem o projeto de túneis

[00:06:04.270]
e que coordenam os canteiros de obras

[00:06:07.880]
realmente apreciavam ter os dados juntos em 3D.

[00:06:12.120]
E as primeiras aplicações que tivemos em infraestrutura

[00:06:14.870]
na verdade foram esses casos que eu disse.

[00:06:16.860]
Temos uma situação difícil, geometria complexa.

[00:06:22.080]
Você tem essas ferramentas do seu projeto de mineração

[00:06:24.560]
que nos mostrou.

[00:06:25.820]
Não podemos usá-las para o túnel?

[00:06:27.120]
E fizemos coisas assim

[00:06:29.430]
que simplesmente compilamos todos os dados

[00:06:32.230]
com a documentação do túnel, com o projeto,

[00:06:35.310]
com o conhecimento existente sobre monitoramento,

[00:06:38.130]
e eles realmente apreciaram isso.

[00:06:40.470]
E o impulso veio, na verdade, de nossos colegas de engenharia.

[00:06:45.693]
<v ->Ok.</v>

[00:06:46.529]
<v ->Então, temos uma grande separação de funções.</v>

[00:06:49.180]
Eu me considero principalmente um geólogo,

[00:06:52.560]
e nós fornecemos ou traduzimos as fundações do solo

[00:06:55.340]
para os engenheiros

[00:06:56.640]
e temos todos os ambientes de trabalho, e os engenheiros…

[00:07:01.260]
Ficamos felizes quando os vemos usando nossos modelos.

[00:07:04.110]
Eles recebem um modelo em 3D e começam a fazer cortes,

[00:07:08.170]
criar suas próprias seções transversais,

[00:07:10.950]
porque essa é uma semelhança:

[00:07:14.360]
muitas aplicações em infraestrutura estão relacionadas ao 2D

[00:07:19.770]
ou sempre estarão porque, claro, se você tem um túnel,

[00:07:23.207]
você tem uma estrutura linear.

[00:07:25.030]
Se você (indistinto),

[00:07:27.640]
você a reduz a 2D, dependendo da escala.

[00:07:33.460]
Mas também para aplicações geotécnicas,

[00:07:37.030]
a primeira abordagem rápida

[00:07:39.340]
geralmente é o cálculo 2D de uma seção transversal,

[00:07:41.610]
que pode ser uma seção transversal de túnel

[00:07:43.010]
ou uma seção transversal através de um talude de corte,

[00:07:44.960]
mas isso é mais eficaz.

[00:07:47.800]
E se você tiver uma grande incerteza em seu modelo,

[00:07:51.105]
especialmente nesse caso,

[00:07:53.640]
é uma ferramenta muito boa antes de fazer qualquer análise em 3D.

[00:07:57.890]
Mas para nós,

[00:07:59.990]
é importante ressaltar

[00:08:02.530]
que essas seções transversais em 2D sempre devem ser derivadas

[00:08:05.870]
do panorama completo.

[00:08:07.340]
Então, você precisa de análises abrangentes.

[00:08:09.590]
Você precisa entender as condições em 3D

[00:08:12.232]
e, então, definir onde colocar sua seção transversal em 2D.

[00:08:16.010]
<v ->Sim, esse é um ótimo ponto.</v>

[00:08:17.570]
E eu gosto dessa ideia

[00:08:19.450]
de misturar o mundo em 2D com o mundo em 3D

[00:08:22.490]
no modelo.

[00:08:23.323]
Parece fazer sentido para mim.

[00:08:26.305]
Temos um dos seus modelos aqui, Jonas.

[00:08:28.490]
Então, eu posso compartilhá-lo e

[00:08:31.490]
você pode falar para nós sobre o modelo

[00:08:33.660]
e o que está sendo mostrado.

[00:08:35.290]
Eu vou apenas passar para cá e começar a mostrá-lo.

[00:08:42.100]
Diga-nos o que você está vendo aqui.

[00:08:45.930]
<v ->Com prazer.</v>

[00:08:47.168]
(Jonas ri)

[00:08:48.001]
Filmamos esse exemplo em vários locais.

[00:08:50.929]
Por um lado, porque é um projeto muito impressionante.

[00:08:54.570]
Quero dizer, é uma barragem arqueada de 200 metros de altura.

[00:08:58.460]
E com toda a estrutura subsuperfície relacionada,

[00:09:00.960]
definitivamente um dos nossos,

[00:09:03.610]
nosso ponto alto

[00:09:05.180]
em termos de projetos de infraestrutura.

[00:09:07.570]
E por outro lado, é que tivemos muito tempo

[00:09:10.080]
e aconteceu muita investigação

[00:09:13.960]
e tivemos muitos dados para reunir.

[00:09:17.280]
Então, aqui vemos o talude de corte final

[00:09:21.840]
da margem esquerda do local dessa barragem.

[00:09:24.460]
Isso é de um modelo fotogramétrico

[00:09:26.520]
que inserimos no Leapfrog

[00:09:28.750]
e usamos para fazer a documentação do talude.

[00:09:33.060]
Aqui vemos o mapeamento geológico dos taludes de corte,

[00:09:36.610]
como também é feito nos projetos minerários.

[00:09:38.950]
E documentamos todas esses taludes de corte

[00:09:42.230]
ao longo de mais de três anos,

[00:09:43.690]
e juntamos todos esses dados.

[00:09:46.250]
Mas esse já era um estágio posterior do projeto;

[00:09:48.790]
isso foi quando a escavação começou.

[00:09:50.690]
Na verdade, começamos a modelar em 2013

[00:09:53.820]
quando tivemos os primeiros dados dos furos de sondagem

[00:09:55.480]
e os primeiros perfis sísmicos,

[00:09:57.930]
mapeados a partir de documentos de licitação.

[00:10:00.190]
E então, começamos a juntar tudo o que tínhamos,

[00:10:04.820]
o que continuou durante todo o projeto.

[00:10:09.610]
Podemos voltar a esse item 2D, 3D ou 1D.

[00:10:13.831]
Aqui você verá um furo de sondagem com sua geofísica.

[00:10:16.440]
Houve muitos testes in situ

[00:10:18.210]
com métodos muito diferentes.

[00:10:21.140]
Aqui vemos novamente, as documentações de túnel de mapas.

[00:10:24.073]
Esses não são taludes; todos são túneis,

[00:10:26.800]
todos (indistinto) de túneis de acesso.

[00:10:29.880]
Vemos geofísica.

[00:10:31.100]
Este é novamente um exemplo em 2D porque fazemos perfis.

[00:10:35.750]
Isso também foi uma investigação sísmica.

[00:10:39.270]
E então usamos todos esses dados

[00:10:41.070]
que temos em um modelo para interpretações.

[00:10:43.670]
Então, criamos diferentes tipos de modelos

[00:10:47.000]
para finalidades diferentes.

[00:10:48.665]
Nós modelamos tipos de maciço rochoso para o projeto da barragem.

[00:10:53.913]
Modelamos tipos de maciço rochoso para o projeto de talude.

[00:10:57.820]
Modelamos descontinuidades distintas para várias aplicações

[00:11:02.330]
porque a estabilidade de taludes foi controlada principalmente

[00:11:05.020]
por padrões e padrões de descontinuidade.

[00:11:09.580]
Mas todas essas interpretações

[00:11:11.350]
foram feitas com base no mesmo modelo

[00:11:12.940]
e com o mesmo plano de fundo.

[00:11:14.710]
Então, todos os dados factuais estavam disponíveis

[00:11:17.800]
e tudo foi usado em conjunto

[00:11:20.010]
para derivar os diferentes modelos.

[00:11:22.550]
E acho que esse é um dos aspectos principais.

[00:11:26.090]
E essa é a razão pela qual chamamos esse tipo de modelo de

[00:11:29.480]
modelo de coordenação geotécnica.

[00:11:33.160]
Porque, para nós, essa é uma fonte de informações,

[00:11:35.690]
por assim dizer.

[00:11:37.110]
É a visão geral abrangente de todos os dados existentes

[00:11:41.320]
e, a partir disso, fazemos nossa interpretação.

[00:11:43.370]
Aqui, novamente, exemplo de talude de corte em 2D e

[00:11:49.190]
análises de estabilidade de taludes.

[00:11:51.940]
Antes, o modelo em 3D era usado principalmente para a fundação de barragens.

[00:11:56.040]
E esse vídeo tem dois anos,

[00:12:01.743]
de quando a documentação do talude tinha acabado de ser concluída.

[00:12:05.680]
E desde então, o modelo continua evoluindo.

[00:12:07.980]
Portanto, a maioria dos taludes de corte e túneis foram feitos,

[00:12:12.530]
mas a construção está começando e o monitoramento é constante.

[00:12:17.210]
As operações de encaminhamento estão em andamento.

[00:12:20.231]
As análises (indistintas) precisam verificar o modelo

[00:12:25.100]
porque pode haver áreas críticas.

[00:12:28.240]
Túneis adicionais estão sendo construídos.

[00:12:29.600]
Então, esse é realmente um modelo vivo

[00:12:31.530]
e ficará conosco

[00:12:34.040]
pelo menos até o fim da construção,

[00:12:36.470]
mas então nós definitivamente o entregaremos para operação.

[00:12:41.680]
<v ->É incrível.</v>

[00:12:44.050]
Você chama isso de modelo de coordenação geotécnica.

[00:12:48.188]
Você acha

[00:12:49.160]
que acabamos de ver um gêmeo digital aqui?

[00:12:53.180]
<v ->Sim. Você poderia chamá-lo assim.</v>

[00:12:56.170]
Pode ser diferente

[00:12:57.449]
daquilo que o pessoal do setor de construção tem em mente

[00:13:01.370]
quando fala sobre gêmeos digitais

[00:13:03.170]
ou em outras disciplinas de engenharia,

[00:13:10.000]
porque eles geralmente sabem exatamente como suas partes

[00:13:13.740]
e como seu prédio deles se parece,

[00:13:15.050]
e eles têm geometrias em 3D perfeitas até cada parafuso.

[00:13:18.460]
Nós não temos isso.

[00:13:19.370]
Temos suposições sobre as fundações do solo

[00:13:21.470]
e temos documentações sobre a superfície ou em furos de sondagem

[00:13:24.990]
ou em perfis geofísicos.

[00:13:27.108]
Mas o que fazemos é reunir tudo isso.

[00:13:30.000]
Então o gêmeo é, sim,

[00:13:32.480]
ainda é um esboço esquemático do gêmeo,

[00:13:35.150]
mas inclui pelo menos todas as informações disponíveis.

[00:13:38.200]
Então, é o mais próximo que você pode chegar de um gêmeo digital

[00:13:42.944]
quando você não conhece as condições exatas da estrutura.

[00:13:47.640]
<v ->Isso faz muito sentido.</v>

[00:13:48.870]
Faz sentido. Obrigado.

[00:13:50.230]
E Nick, isso é consistente com sua perspectiva

[00:13:53.270]
sobre o que é ou deveria ser um gêmeo digital?

[00:13:56.920]
<v ->Sim, quero dizer, acho que você temos o processo</v>

[00:14:01.310]
de coleta de informações,

[00:14:03.570]
seja um levantamento do local

[00:14:05.160]
ou as técnicas geotécnicas mais sofisticadas,

[00:14:11.140]
e assim por diante.

[00:14:12.206]
Com isso, você obtém uma interpretação,

[00:14:14.940]
que pode realmente ser compartilhada

[00:14:18.029]
junto com as implicações.

[00:14:23.660]
Então, seja um gêmeo digital para um edifício

[00:14:26.920]
ou para as estruturas rochosas ao redor da barragem, ou seja o que for,

[00:14:31.150]
acho que o importante é que

[00:14:34.120]
sempre envolve um grau de simplificação.

[00:14:37.231]
E eu acho que a outra coisa importante sobre um gêmeo digital

[00:14:42.281]
é a ideia de um ciclo de feedback.

[00:14:48.260]
O que distingue o BIM de um gêmeo digital,

[00:14:52.900]
na minha opinião,

[00:14:55.040]
é que existe um fluxo bidirecional de informações.

[00:14:58.910]
Então você pode muito bem ter monitoramento da geologia

[00:15:05.020]
ou da estrutura atualizando o modelo,

[00:15:11.460]
e as implicações disso sendo realimentadas

[00:15:17.240]
para afetar a forma como o edifício ou a estrutura é operado

[00:15:20.940]
ou investigado mais detalhadamente.

[00:15:24.160]
E isso foi algo enfatizado

[00:15:26.550]
com o trabalho que fizemos com os japoneses

[00:15:28.780]
quando estávamos trabalhando nos modelos geotécnicos,

[00:15:33.940]
porque eles são muito interessados

[00:15:37.830]
em que exista essa quarta etapa do monitoramento

[00:15:42.260]
em vista da instabilidade de boa parte do seu solo, e assim por diante.

[00:15:46.330]
Então, acabamos com uma coleta de dados,

[00:15:48.760]
interpretação, implicações

[00:15:51.420]
e depois um quarto estágio de monitoramento.

[00:15:53.810]
E eu acho que esse quarto estágio

[00:15:55.331]
realmente resulta em um gêmeo digital.

[00:16:00.260]
<v ->Sim, isso faz todo o sentido.</v>

[00:16:01.840]
Então, como essas diferenças críticas

[00:16:05.360]
no gêmeo digital geotécnico,

[00:16:07.280]
o lado da interpretação dele,

[00:16:09.714]
e esse tipo de… o solo talvez seja constante,

[00:16:17.340]
mas sua compreensão dele está sempre evoluindo

[00:16:20.701]
e você tem um grau menor ou maior de certeza

[00:16:25.960]
em sua compreensão disso.

[00:16:26.910]
Como isso impactou o desenvolvimento das normas da IFC

[00:16:32.060]
para geotécnica?

[00:16:34.360]
<v ->Bem, decidimos focar</v>

[00:16:38.460]
no compartilhamento da interpretação

[00:16:40.630]
e queríamos ter certeza

[00:16:42.378]
de que se essas informações se juntassem a outras informações

[00:16:48.210]
dos engenheiros,

[00:16:50.400]
que não houvesse mal-entendidos.

[00:16:53.080]
Por isso, queríamos ter certeza de que houvessem atributos

[00:16:56.780]
para descrever a incerteza

[00:16:58.580]
ligada a qualquer dos objetos que estavam sendo compartilhados.

[00:17:02.500]
<v ->Obrigado pelo seu tempo.</v>

[00:17:03.910]
E estamos ansiosos pelas perguntas

[00:17:06.730]
que as pessoas fizeram no chat.