CRIAÇÃO DE AMBIENTE EM REALIDADE AUMENTADA NA ENGENHARIA CIVIL COM BASE EM PREMISSAS COGNITIVAS_Luis Henrique A de Melo

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ 
CENTRO DE TECNOLOGIA 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ESTRUTURAL E CONSTRUÇÃO CIVIL 
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL 
 
 
 
 
 
 
LUIS HENRIQUE ALVES DE MELO 
 
 
CRIAÇÃO DE AMBIENTE EM REALIDADE AUMENTADA NA ENGENHARIA 
CIVIL COM BASE EM PREMISSAS COGNITIVAS 
 
 
 
 
 
 
 
FORTALEZA-CE 
2016 
 
 
 
LUIS HENRIQUE ALVES DE MELO 
 
CRIAÇÃO DE AMBIENTE EM REALIDADE AUMENTADA NA ENGENHARIA 
CIVIL COM BASE EM PREMISSAS COGNITIVAS 
 
 
 
 
 
 
 
 
Monografia submetida à Coordenação do Curso 
de Engenharia Civil da Universidade Federal do 
Ceará, como requisito parcial para obtenção do 
grau de Engenheiro Civil. Área de concentração: 
Construção Civil e Arquitetura. 
Orientador: Prof. Dr. José de Paula Barros Neto 
Coorientadora: Prof. Drª. Marina Monteiro 
Xavier de Lima 
 
 
 
 
 
 
 
FORTALEZA-CE 
2016 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Dados Internacionais de Catalogação 
na Publicação Universidade 
Federal do Ceará 
Biblioteca Universitária 
Gerada automaticamente pelo módulo Catalog, mediante os dados fornecidos pelo(a) autor(a) 
 
 
M485 Melo, Luis Henrique Alves de. 
CRIAÇÃO DE AMBIENTE EM REALIDADE AUMENTADA NA ENGENHARIA CIVIL COM 
BASE EM PREMISSAS COGNITIVAS / Luis Henrique Alves de Melo. – 2016. 
73 f. : il. color. 
 
Trabalho de Conclusão de Curso (graduação) – Universidade Federal do Ceará, Centro de Tecnologia, 
Curso de Engenharia Civil, Fortaleza, 2016. 
Orientação: Prof. Dr. José de Paula Barros Neto. 
Coorientação: Profa. Dra. Marina Monteiro Xavier de Lima. 
 
1. Realidade Aumentada. 2. Visualização de Modelos 3D. 3. Cognição I. Título. 
CDD 620 
 
 
 
 
 
 
LUIS HENRIQUE ALVES DE MELO 
 
 
 
CRIAÇÃO DE AMBIENTE EM REALIDADE AUMENTADA NA ENGENHARIA CIVIL 
COM BASE EM PREMISSAS COGNITIVAS 
 
 
 
 
 
Monografia apresentada ao Curso de 
Engenharia Civil do Departamento de 
Engenharia Estrutural e Construção Civil da 
Universidade Federal do Ceará, como requisito 
parcial à obtenção do Título de Engenheiro 
Civil. 
Aprovada em: 16/12/2016. 
 
BANCA EXAMINADORA 
 
________________________________________ 
Prof. Dr. José de Paula Barros Neto (Orientador) 
Universidade Federal do Ceará (UFC) 
 
_________________________________________ 
Prof Dr. Alexandre Araújo Bertini 
Universidade Federal do Ceará (UFC) 
 
_________________________________________ 
Prof. Drª. Magnólia Maria Campelo Mota 
Universidade Federal do Ceará (UFC) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
À Deus. 
Aos meus pais Luis Alves e Maria Gorette, 
Ao meu irmão André Luis, 
A todos os meus amigos que me 
acompanharam até aqui. 
 
 
AGRADECIMENTOS 
 
Agradeço primeiramente a Deus por permitir essa conquista. Sem Ele nada disso 
seria possível. Obrigado meu Deus pela tua grandeza, pelo seu amor incondicional. Pela sua 
compaixão, pela sua graça, pela sua bondade, que estão sempre presentes, sustentando-me nos 
momentos mais difíceis. 
A São João Paulo II por acreditar em todos aqueles que apaixonadamente 
procuram novas epifanias da beleza para oferecê-las ao mundo como criação. 
À beata Chiara Luce Badano por ter se mostrado tão especial em minha vida. Ela 
que em meio a dor soube viver o sacrifício de forma unicamente cristocêntrica. Seu exemplo é 
um modelo para todos nós jovens católicos que buscamos a Santidade. 
Ao meu pai, Luis Alves Moura, por sempre ser um exemplo de dignidade, 
honestidade e justiça perante o mundo e suas adversidades. 
À minha mãe, Maria Gorette Vieira de Melo, por me inspirar todos os dias a ser 
um ser humano melhor. Nunca nos desamparou e fez impossível para me ver feliz. Você é o 
meu pilar e meu sustento. A você todas as minhas conquistas e vitórias. 
Ao meu irmão André Luis Alves de Melo, sei que posso contar. Como irmão mais 
velho, mostrou-se um grande exemplo para mim. 
Aos meus amigos e colegas de curso, que me apoiaram e estiveram ao meu lado 
nessa longa jornada. Vocês foram essenciais para que eu chegasse ao fim. Em especial ao 
grupo, que muitas vezes compartilhei meus momentos de dúvidas, tristezas e alegrias. Em 
especial a Lucas Soares, Henrique Petisco, Rodrigo Carvalhedo, Edilany Moreira, Clara 
Pantoja, Isabele Nocrato, Ítalo Ruan, Clautenis Junior, Sarah Vasconcelos, Carla Diniz, Iara 
Lima, Lara Braide, Renan Muniz e Luiz Noronha. 
À RMS ENGENHARIA na pessoa do Sr. Jorge Salgado, por ampliar o meu 
horizonte para a nossa profissão. Em especial ao Jevoan Junior, Rodrigo Fortes e Juliano 
Fernandes. Vocês foram indispensáveis no meu desenvolvimento profissional. 
Ao professor Dr. Antonio Macário Cartaxo de Melo, pelo acompanhamento como 
orientador durante um ano no projeto de pesquisa PIBIC quando trabalhei no Laboratório de 
Mecânica Computacional e Visualização. 
 
 
Ao professor Ph.D. Ivan Mutis, por me apresentar à temática de realidade 
aumentada enquanto eu estudava no Instituto de Tecnologia de Illinois (Chicago – EUA), o 
qual serviu de iniciação ao tema base deste trabalho de conclusão de curso. 
À professora Vanessa, professor Barros Neto, professora Mariana Xavier e 
professor Daniel pela orientação acadêmica sobre a condução desse trabalho. 
À banca pela disponibilidade em apreciar e avaliar meu projeto de graduação. 
À Leonardo Ribeiro, Alexante Araújo Bertini, Lia Ribeiro e Iago Brandão que 
auxiliaram com relatos críticos para validar qualitativamente o resultado deste trabalho. 
À Universidade Federal do Ceará, seu corpo docente, direção, coordenação e 
administração, que oportunizaram a janela que hoje vislumbro um novo horizonte. 
À Obra Lumen de Evangelização, comunidade católica que permitiu que eu 
conhecesse mais ao carisma de ser luz para o mundo. Buscando viver a Espiritualidade da Luz 
através de valores cristãos que inclui adorar com a vida, o louvor e ação social. 
Aos amigos das ciências sem fronteiras João Marcos, Matheus Gonzales, 
Guilherme Moura, Hidalgo Melo, Juliane Trancoso, Uriel Augusto, Ivan Correia, João 
Menezes, Gustavo, José Augusto, Yanka Bozukova, Minji Cho, Yanlin Tzhou, Bruna 
Madureira, Ana Capdeville, Lorena Gonçalves e Sebastião Bezerra. Obrigado por terem feito 
parte de um período de tantas realizações na minha vida profissional e pessoal. 
À Companhia de Artes Presença por buscar atender ao chamado de Deus de ser 
luz para o mundo, evangelizando através das mais diversas formas de artes. Em especial ao 
Fábio, Paulo, Cléo, Juliana, Ronildo, Tacyane, Iago, Leo Bruno, Aninha e Lucca. É um 
privilégio quando temos ao nosso lado pessoas tão maravilhosas como vocês. Nunca terei 
como agradecer-lhes pela amizade que me deram. Obrigado por serem especiais. 
A todos aqueles que de alguma forma estiveram próximos a mim fazendo desse 
período algo tão especial. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
”...ciência, em lugar de empirismo; harmonia, em vez de 
discórdia; cooperação, não individualismo; rendimento 
máximo, em lugar de produção reduzida; 
desenvolvimento de cada homem, no sentido de 
alcançar maior eficiência e prosperidade.” (F. W. 
TAYLOR) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RESUMO 
 
Com a recente aquisição de tablets e smartphones dotados de orientação por posicionamento 
global (GPS), acelerômetros e conexão wireless, tornou-se possível utilizar a Realidade 
Aumentada (RA) móvel de uma forma simplificada. Existem aplicativos de RA para 
dispositivos móveis capazes de simular modelos e ambientes próprios da prática de projeto 
em Arquitetura, Engenharia e Construção (AEC). Ambientes em RA possuem válido 
potencial cognitivo para a elucidação de modelos espaciais. Neste trabalho visou-se explorar a 
RA como ferramenta de elucidação de modelos na engenharia civil partindo de duas 
premissas cognitivas: Teoria do Aprendizado Situado (TAS) e Teoria Cognitivado 
Aprendizado Multimídia (TCAM). Além disso, procurou-se fundamentar uma metodologia de 
criação de uma ferramenta de estudo de estruturas de concreto armado atrelada a inserção em 
realidade aumentada. Dessas premissas, surgiu o Manual Ilustrativo para Posicionamento de 
Armaduras (MIPA), que com o auxílio de modelos em realidade aumentada associada a 
marcadores o usuário pode visualizar o modelo referente ao assunto no texto do manual. Isso 
contribui para uma nova perspectiva de abordagem do imaginativo espacial de alunos e 
colaboradores envolvidos na engenharia civil. Essa perspectiva, aliada ao fato de avanços que 
ferramentas tecnológicas e móveis tornaram-se peças fortemente presentes de nossas vidas, 
motivou a exploração da utilização de aparelhos como auxiliares instrumentais para melhorar 
a qualidade de ensino e aprendizagem em sala de aula. Em particular, o aplicativo de 
realidade aumentada AUGMENT foi essencial para criar o manual por sobreposição de 
gráficos 3D sobre um marcador acerca do tema “posicionamento de armaduras em concreto 
armado”. Isso permitiu que o assunto pudesse ser abordado de forma mais interativa visando 
facilitar o aprendizado de temas que demandam elucidação geométrica e espacial em 
múltiplos contextos. A hipótese desta pesquisa consiste em: estabelecendo uma conexão 
contextual entre os materiais didáticos comuns e um ambiente em realidade aumentada com o 
uso de tecnologias que os estudantes estão habituados, resulta em uma melhor assimilação e 
envolvimento do indivíduo para a formação da sua estrutura mental de conhecimento. 
 
 
Palavras-chave: Realidade Aumentada. Visualização de Modelos 3D. Cognição. 
 
 
 
 
 
 
ABSTRACT 
 
With the recent emergence of tablets and smartphones equipped with global positioning 
guidance, accelerometers and wireless connection, it became possible to use the mobile 
Augmented Reality (AR) in a simplified way. There are AR applications for mobile devices 
capable of simulating models and environments specific to Architecture, Engineering and 
Construction (AEC) design practice. Environments in AR have valid cognitive potential for 
the elucidation of spatial models. In this work, the objective was to explore AR as a tool to 
elucidate models in civil engineering based on two cognitive premises: Situated Learning 
Theory (SLT) and Cognitive Theory of Multimedia Learning (CTML). In addition, it was 
tried to base a methodology of creation of a tool of study of structures of reinforced concrete 
tied to the insertion in augmented reality. From this premises, emerged the Illustrative Guide 
for Reinforcement Bars Positioning (IGRBP), which with the aid of augmented reality models 
associated with markers the user can visualize the 3D model referenced to the subject in the 
text of the manual. This contributes to a new perspective of the spatial imaginative approach 
of students and collaborators involved in civil engineering. This perspective, allied to the fact 
that advances in technological and mobile tools have become strongly presented parts of our 
lives, motivated the exploration of the use of devices as instrumental aids to improve the 
quality of teaching and learning in the classroom. In particular, the augmented reality 
application AUGMENT was the fundamental instrument to create the manual overlaying 3D 
graphics on a marker on the subject "positioning of reinforcements in reinforced concrete". 
This allowed the subject to be approached in a more interactive way in order to facilitate the 
learning of themes that require geometric and spatial elucidation in multiple contexts. The 
hypothesis of this research consists: about establishing a contextual connection between the 
common didactic materials and an environment in augmented reality with the use of 
technologies that students are accustomed, results in a better assimilation and involvement of 
the individual to the construction of their mental structure of knowledge. 
 
Keywords: Augmented Reality. 3D Models Visualization. Cognition. 
 
 
 
 
 
LISTA DE ILUSTRAÇÕES 
 
Figura 1 - Continuum de Realidade Mista................................................................................19 
Figura 2 – Subdivisões da realidade mista................................................................................20 
Figura 3 - Processo de Desenvolvimento para aplicações de RV e RA...................................21 
Figura 4 - Exemplos de Marcadores Fiduciais..........................................................................22 
Figura 5 - Exemplo de RA com Marcador Natural...................................................................22 
Figura 6 - Disposição de um móvel através de marcador fiducial............................................23 
Figura 7 - Demonstração do protótipo Augmented City...........................................................23 
Figura 8 – Demonstração do Modelo criado por Bechtel.........................................................24 
Figura 9 – Exemplo de ambientação das ruínas do templo de Hera e aparelhagem utilizada 
pelo Archeoguide......................................................................................................................24 
Figura 10 - Conteúdo virtual gerado por computador entregue aos alunos através de seus 
dispositivos móveis...................................................................................................................25 
Figura 11– Fluxograma representativo da Teoria Cognitiva do Aprendizado Multimídia.......29 
Figura 12 – Tela inicial do aplicativo.......................................................................................31 
Figura 13 – Tela de modelos do aplicativo...............................................................................31 
Figura 14 – Marcador padrão AUGMENT tamanho A4..........................................................32 
Figura 15 - Disposição de modelos virtuais da biblioteca gratuita do software utilizando uma 
calculadora como marcador......................................................................................................32 
Figura 16 – Disposição de modelos virtuais da biblioteca gratuita do software em um 
ambiente real.............................................................................................................................32 
Figura 17 – Manual Ilustrativo para Posicionamento de Armaduras - MIPA..........................34 
Figura 18 – Modelos de estrutura reticulada e bloco de coroamento em concreto armado 
associados a marcador fiducial. Destaque para a obediência ao Princípio da Contiguidade 
Espacial na disposição de palavras próximas ao elemento representado..................................35 
Figura 19 – Exemplo de página do Manual para destacar o uso de princípios cognitivos do 
aprendizado multimídia: A – Princípio da representação múltipla, com palavras próxima ao 
modelo; B – Princípio da sinalização, com palavras-chave em destaque nos textos................36 
Figura 20 – Exemplo em passo a passo ilustrando a obtenção dos modelos 3D utilizando o 
código nominal aplicativo Augment.........................................................................................37 
Quadro 1 – Síntese de alguns princípios cognitivos da TCAM. ..............................................29 
 
 
 
 
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS 
 
AEC Arquitetura, Engenharia e Construção 
RA Realidade Aumentada 
RV Realidade Virtual 
TCAM Teoria Cognitiva de Aprendizado Multimídia 
TAS Teoria do Aprendizado Situado 
MIPA Manual Ilustrativo para Posicionamento de Armaduras 
GPS Global Positioning System 
AR Augmented Reality 
SLT Situated Learning Theory 
CTML Cognitive Theory of Multimedia Learning 
IGRBP Illustrative Guide for Reinforcement Bars Positioning 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Sumário 
1.INTRODUÇÃO ............................................................................................................14 
1.1. Objetivos ................................................................................................................... 17 
1.1.1. Objetivo geral .......................................................................................................... 17 
1.1.2. Objetivos específicos ............................................................................................... 17 
2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA.............................................................................. 18 
2.1. Realidade aumentada ............................................................................................... 18 
2.2. Contribuição da RA para concepção de projeto ................................................... 20 
2.3. Aplicações de RA em arquitetura e engenharia civil ............................................ 21 
2.4. Implicações cognitivas do uso de RA ...................................................................... 26 
2.4.1. Teoria do Aprendizado Situado (TAS) .................................................................... 27 
2.4.2 Teoria Cognitiva do Aprendizado Multimídia (TCAM) ........................................... 28 
2.5. Uso do aplicativo Augment ......................................................................................... 30 
2.5.1. Interface do aplicativo Augment em smartphone iOS ................................................. 31 
3. METODOLOGIA ....................................................................................................... 33 
3.1. Fases da metodologia................................................................................................ 33 
4. RESULTADOS ............................................................................................................ 35 
4.1. Estrutura do MIPA .................................................................................................. 35 
4.2. Relatos críticos de usuários ..................................................................................... 38 
4.3. Discussão dos resultados .......................................................................................... 40 
5. CONCLUSÃO E TRABALHOS FUTUROS............................................................ 42 
5.1. Trabalhos futuros ..................................................................................................... 42 
REFERÊNCIAS .............................................................................................................. 44 
ANEXO A - Formulário para avaliação da experiência com o MIPA .............................. 47 
ANEXO B – Manual ilustrativo para posicionamento de armaduras - MIPA .................. 48 
 
14 
 
1. INTRODUÇÃO 
A mente humana tem um imenso potencial para a criação de formas geométricas e 
de inúmeros objetos. Contudo, a limitação de interfaces que representem fidedignamente os 
modelos espaciais dificulta o compartilhamento de ideias, projetos e intervenções estruturais. 
A criação de uma ferramenta que ajude a representar um modelo tridimensional é cada vez 
mais bem-vinda uma vez que promove a imaginação espacial humana. Principalmente na 
construção civil, o controle de produção requer familiaridade com os modelos espaciais 
propostos em projeto. É essencial que haja clareza, portanto, na elucidação do projeto 
arquitetônico, das instalações prediais e estruturas para se ter uma melhor compreensão da 
construção como produto final (OKEI, 2010). 
O uso da Realidade Aumentada (RA) como veículo de imersão virtual tem muito a 
contribuir em termos de elucidação de estruturas uma vez que facilita a visualização de formas 
tridimensionais. Essa tecnologia permite que arquitetos, projetistas e colaboradores interajam 
virtualmente com a representação do que se deseja conceber em um ambiente virtual 
imersível. A RA essencialmente promove a interação entre objetos e cenários reais com 
elementos virtuais representativos. Essa tecnologia foi possível com a concepção de 
giroscópios e acelerômetros. Com esses dispositivos, foi possível relacionar elementos virtuais 
para interagir com objetos específicos reais por superposição através da utilização de 
marcadores. Essa manipulação de modelos virtuais ocorre espacialmente em seis graus de 
liberdade: deslocamento linear e rotação, ambos em relação aos dos três eixos ortogonais 
(AZUMA, 1997). 
Para que essa interação seja compreendida é necessário que se esclareça 
conceitualmente a transição de um ambiente virtual para um ambiente real, que pode ser 
representada pelo continuum de Milgram e Kishino (2009). Para isso, percorrendo o espectro 
da realidade mista, pode-se conceber dois ambientes além do real e do virtual. Esses dois 
ambientes são chamados Realidade Virtual (RV) e Realidade Aumentada (RA). De acordo 
Kirner, et al. (1995), a Realidade Virtual permite ao usuário interagir com uma interface 
virtual que responde sensorialmente às ações individuais em um ambiente 
15 
 
tridimensionalmente virtual. Desse modo, a RA promove o que o autor Van Krevelen (2010) 
descreve como uma “virtualidade local em um ambiente real". 
A aplicação da RA na construção civil tem se focado em proporcionar a interação 
virtual do cliente ou usuário com a estrutura modelada através da interface baseada em gestos 
ou aparelhos manipuláveis, os chamados hand-held. Essa simulação de “caminhar por dentro” 
pode ser superposta no ambiente real exibindo características internas das edificações como 
tubulações, sistemas prediais, estrutura e acessórios ocultos; ou ainda ao ar livre, apresentando 
como o modelo arquitetônico pode interagir com o ambiente (KREVELEN, 2010). 
Apesar das diversas possibilidades que essa nova ferramenta traz é o uso efetivo 
da RV e RA no ensino ainda se mostra um desafio. O primeiro deles é a escolha dos 
conteúdos que podem usufruir dessas tecnologias. Isso acontece porque a potencialidade delas 
não é ainda conhecida o suficiente pelos professores e profissionais envolvidos no ensino. O 
segundo obstáculo é a tecnologia física, que trata do desenvolvimento proposto na Engenharia 
de Software para aplicações interativas. Dispositivos capazes de processar grande quantidade 
de dados são cada vez mais necessários para permitir a inserção de modelos mais complexos 
no ambiente real. Estes dados são provenientes de modelagem tridimensional, consistindo em 
informações acerca dos produtos manipulados e da interação entre produtos de software com 
dispositivos virtuais interação (GPS, luvas, telas, marcadores, etc.). Por isso demandam maior 
capacidade de processamento computacional. Por fim, o último desafio, refere-se à 
viabilidade comercial para a incorporação delas no contexto educacional. Embora uma das 
áreas mais citadas para o uso de RV/RA seja a educacional, poucos projetos são implantados 
em situações de ensino para apoio ao aprendizado de maneira efetiva (MARTINS, 2012). 
A hipótese que justifica este trabalho está baseada na seguinte ideia: a partir da 
visão do projetista, ferramentas tradicionais de projeto em duas dimensões, apesar de sua 
familiaridade com ambiente de projeto, não fogem de alguns problemas. Enquanto muitos 
projetistas adquirirem a capacidade de interpretar a informação abstrata entendendo e 
mentalizando objetos 3D complexos, essa capacidade tem seus limites, especialmente para 
usuários menos experientes (OKEIL, 2010). 
Nesse sentido, é muito provável que nos próximos anos, as técnicas de instrução 
que se beneficiem de novas tecnologias emergentes, como a realidade virtual (RV) e realidade 
aumentada (AR), se tornando componentes importantes da educação em ciência, tecnologia, 
16 
 
engenharia e matemática. Essas técnicas ajudarão professores a serem mais eficazes ao 
explicar tópicos abstratos, ao mesmo tempo que proporcionam aos alunos meios para 
colaborar em um problema comum que consequentemente fortalece o trabalho em equipe, a 
comunicaçãoe o pensamento crítico (SHIRAZI, 2013) 
Devido à importância dada ao conhecimento de estruturas, tanto durante o curso 
de engenharia civil quanto em canteiro de obras, é fundamental que se tenha acesso a modelos 
espaciais elucidativos que facilitem o aprendizado em algum treinamento ou que expliquem 
problemas surgidos na estrutura, ou ainda para a realização de modificações em detalhamento 
estruturais. Essas informações são bastante relevantes para evitar prejuízos, por exemplo, 
quando usuários desconhecem a importância do posicionamento específico de armaduras em 
concreto armado, então não entendem a gravidade que há em uma modificação do projeto sem 
a orientação de um profissional. Portanto, uma ferramenta que facilite essa elucidação de 
conhecimento é bem-vinda. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
17 
 
 
1.1. Objetivos 
 
1.1.1. Objetivo geral 
 
No contexto geral, esse trabalho se propõe a estabelecer uma aplicação de 
realidade aumentada que possa ser viável e proveitosa para em um contexto de engenharia 
civil. 
 
1.1.2. Objetivos específicos 
 
Foram estabelecidos os seguintes objetivos específicos: 
 Verificar o que se tem feito no sentido de exploração de ambientes em 
realidade aumentada para que se perceba as possibilidades abordagens e 
aplicação da realidade alterada virtualmente; 
 Utilizar teorias cognitivas que guiem a estruturação do conteúdo com o 
objetivo de melhorar a eficácia da ferramenta de aprendizado; 
 Utilizar uma metodologia condizente com a estruturação do conteúdo a ser 
disposto no ambiente virtualmente modificado; 
 Explorar um tema relacionado ao contexto de construção civil nessa nova 
abordagem; 
 Avaliar se houve alguma mudança pertinente ao uso de realidade 
aumentada como ferramenta pedagógica de elucidação na engenharia civil. 
Pretende-se, portanto, a criação de ambiente em Realidade Aumentada na tentativa 
de corrigir deficiências imaginativas de colaboradores de obra ou estudantes de engenharia 
civil recém ingressados ao contexto de construção civil propriamente dito. 
 
 
‘ 
 
 
 
18 
 
2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 
Para que se compreenda a concepção, criação e desenvolvimento de ambientes em 
realidade aumentada para educação é necessário que se fundamente: o que significa a 
realidade aumentada, no que essa ferramenta tem se mostrado útil, quais premissas cognitivas 
estão envolvidas no contato com modelos 3D em RA e como validar um ambiente com 
modelos virtuais sobrepostos no ambiente real. 
 
2.1. Realidade aumentada 
 
Com o foco nos desdobramentos de concepções de projeto em Arquitetura, 
Engenharia e Construção (AEC), pode-se imaginar a possibilidade de inserção de elementos 
virtuais em um ambiente real em diversas fases de projeto. A Realidade Aumentada permite 
não apenas a inserção de modelos tridimensionais ao ambiente tangível, mas também a 
superposição de informações e elementos que disponibilizam interfaces e conteúdos diversos. 
Sequencialmente, pode-se facilitar a troca informações com origem no projeto executivo e que 
estejam disponíveis facilmente no canteiro de obras, a divergência do que é projetado com o 
que deve ser executado e as limitações na comunicação entre equipes ligadas a execução e 
planejamento. Esses são problemas cujas soluções destacam-se para as concepções em RA 
(CHI, 2013). 
A criação de uma ferramenta que ajude a representar um modelo tridimensional é 
cada vez mais bem-vinda uma vez que promove a imaginação espacial humana. 
Principalmente na construção civil, o controle da produção requer familiaridade com os 
modelos espaciais propostos em projeto. É essencial que haja clareza, portanto, na elucidação 
do projeto arquitetônico, das instalações prediais e do acabamento para ter uma melhor 
compreensão da construção do produto final. (OKEIL, 2010). 
Segundo Tamura (2002), o uso de Realidade Aumentada (RA) como um veículo 
imersão virtual tem muito a contribuir em conceitos de elucidação que requerem a 
visualização das estruturas tridimensionais. Esta tecnologia permite que arquitetos e 
19 
 
projetistas interajam virtualmente com a representação do trabalho em um ambiente virtual 
imersível. 
A Realidade Aumentada essencialmente promove a interação entre objetos reais e 
ambientes com elementos virtuais e representações. Além disso, relaciona-se elementos 
virtuais para interagirem com objetos específicos reais por superposição. Finalmente, a RA 
ocorre no modo espacial (três dimensões) e seguindo o movimento de ambos os objetos reais e 
o utilizador (AZUMA, 1997). 
A transição a partir de um ambiente virtual para um real pode ser representada 
pelo continuum de Milgram e Kishino (2009) (Figura 1). Percorrendo o espectro da realidade 
mista, pode-se conceber dois outros ambientes além do real e do virtual. Esses dois ambientes 
são chamados Realidade Virtual (RV) e Realidade Aumentada (RA). 
 
Figura 1 - Continuum de Realidade Mista 
 
 
 
 
Fonte: Milgram and Kishino, 2009 
 
De acordo Kirner, C. et al. (1995), a Realidade Virtual permite ao usuário interagir com 
uma interface virtual que responde sensorialmente às ações individuais em um ambiente 
tridimensionalmente virtual. Por outro lado, a Realidade Aumentada promove o que o autor 
Van Krevelen (2010) descreve como uma “virtualidade local em um ambiente real”. O 
espectro da realidade mista ainda por ser subdividido em outras concepções de interação entre 
ambientes reais e virtuais (Figura 2). 
 
 
 
 
20 
 
Figura 2 – Subdivisões da realidade mista. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Fonte: Adaptado de Milgram and Kishino, 2009 
2.2. Contribuição da RA para concepção de projeto 
 
Quanto ao contato com a situação problema a qual o requerido projeto se propõe a 
solucionar, torna-se necessária a partilha de concepções tanto em relação ao que se pretende 
criar e para o que se deseja solucionar. O posicionamento dos envolvidos na concepção e 
execução de projeto (cliente/usuário/construtor) pretende a concretização do produto com o 
mínimo possível de equívocos no projeto e execução. A possibilidade de participação das 
diversas opiniões impulsiona não apenas o entendimento do produto, mas também o caminho 
que se deve promover para sua realização. Desse modo, a comunicação clara das decisões se 
torna fundamental (KOWALTOWSKI et al, 2006). 
Portanto, surge a necessidade de meios de interação das diversas frentes de 
concepção do ambiente construído de forma participativa na modelagem. Modelos virtuais, 
documentação de opiniões em produtos semelhantes e previsão de custos de implementação se 
mostram peças fundamentais para que o produto obedeça à sua concepção primária. 
(SANOFF, 1991). 
Martins (2012) argumenta que para se conduzir o desenvolvimento de aplicações 
para elucidação de um modelo espacial para aprendizado deve-se seguir 4 etapas. (figura 3). 
 
 
 
21 
 
Figura 3 - Processo de Desenvolvimento para aplicações de RV e RA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Fonte: Martins, 2012 
2.3. Aplicações de RA em arquitetura e engenharia civil 
 
Atualmente, o acesso a aplicativos de RA em dispositivos como tablets, 
smartphones e computadores (com webcam acoplada) tem se tornado cada vez mais fácil 
devido ao constante melhoramento nas configurações de hardwares nesses aparelhos. Embora 
a RA seja uma tecnologia recente, existem diversas plataformas e interfaces de integração de 
modelos tridimensionais ao ambiente real. Apesar disso, ainda há pouca utilização e aplicação 
como ferramenta de projeto e compartilhamento de conhecimento para a Arquitetura e 
Construção Civil. (MARTINS, 2012) 
A superposição de elementos virtuais 3D pode ocorrer através de marcadores 
rastreados oticamente. Este tipo de associação permite extrair de forma rápida a localização e 
orientação de fidutial markers e objetos 3D (figura 4). Em RA que utiliza marcadores o 
sistema captura a imagemdo ambiente real detecta o marcador e associa a localização, direção 
e sentido da câmera e, então, superpõe o modelo virtual sobre o marcador. O código 
responsável pelo rastreamento calcula a localização e a orientação para a superposição virtual 
e a programação de renderização combina a imagem original e a virtual, usando a posição 
calculada e então renderiza a imagem aumentada na tela. (SILTANEN, 2012) 
O uso de marcadores permite a localização precisa de pontos no espaço real e sua 
associação com o objeto virtual. Existem dois tipos comuns de marcadores: fiducial e natural. 
O marcador fiducial possui certo padrão gráfico em preto e branco. Já o marcador natural 
22 
 
 
pode ser uma imagem fotográfica, ilustração ou ainda um objeto que possua contraste 
suficiente para a detecção ótica da câmera (Figura 5). (SILTANEN, 2012) 
 
Figura 4 - Exemplos de Marcadores Fiduciais. 
 
 
 
 
 
 Fonte: OpenCV, 2015 
 
Figura 5 - Exemplo de RA com Marcador Natural 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Fonte: O Autor 
O aplicativo Augment se trata de um exemplo comercial que pode ser utilizado 
para ambientes fechados. Nele, um marcador fiducial é posicionado onde se pretende superpor 
uma instalação, elemento arquitetônico de interiores ou um modelo qualquer (figura 6). Há a 
possibilidade de interação e deslocamento dos objetos gerados virtualmente através da 
movimentação do marcador, movimentação do usuário ou ao tocar a tela manipulando o 
modelo virtual diretamente (AUGMENT, 2013). Esse foi o aplicativo utilizado para produzir 
o manual ilustrativo para posicionamento de armaduras, resultados deste trabalho. 
 
23 
 
Figura 6 - Disposição de um móvel através de marcador fiducial. 
 
 
 
 
 
 
 
Fonte: Augment: The Augmented Reality solution (2012) 
 
Para exemplificar outro software de superposição por reconhecimento óptico se 
pode citar o Junaio. Dentro dessa ferramenta, pode-se utilizar o reconhecimento de objetos 3D 
como no projeto Augmented City, em desenvolvimento. Esse projeto, trata-se de uma maquete 
real de edifícios, utilizada como protótipo para a pesquisa, com contraste suficiente para que 
haja distinção da câmera em tons de branco e preto. O sistema reconhece os edifícios e 
superpõe informações virtuais (Figura 7). Os edifícios passam a ser virtualmente coloridos, 
além de animações programadas como o tráfego dos veículos aparece nas ruas e links na 
lateral direita permitem buscar outros conteúdos (METAIO AR, 2011). 
Figura 7 - Demonstração do protótipo Augmented City. 
 
 Fonte: Designboom, 2011 
O aplicativo Junaio apresenta também o recurso de posicionamento 
Georeferenciado. O protótipo criado pela empresa Bechtel utiliza o aplicativo Junaio em 
24 
 
conjunto com o recurso Autodesk 360 Mobile para superpor modelos virtuais de sistemas 
prediais (mecânicos, elétricos e hidráulicos) inseridas no ambiente atualmente construído 
(Figura 8). Para isso, foi necessário que se utilizasse o Sistema de Posicionamento Global para 
servir como referência espacial dos elementos virtuais inseridos no ambiente real. 
Figura 8 – Demonstração do Modelo criado por Bechtel. 
 
 
 
 
 
 
Fonte: Apple – iPad in Business, 2013 
Ainda na linha de aplicações via GPS, Almeida et al (2002) desenvolveram o 
Archeoguide, abreviação do Guia On-Site de Patrimônio Cultural Baseado na Realidade 
Aumentada (do inglês), para preencher a lacuna entre recreação, educação e pesquisa 
científica. A ferramenta se trata de um guia eletrônico personalizado para sítios arqueológicos 
ao ar livre, que ajuda os usuários a navegar e aproveitar ao máximo sua visita, e permitir a 
coleta, exploração e atualização de dados arqueológicos em qualquer local. O sistema explora 
recursos em computação móvel, realidade aumentada, visualização 3D, rede e arquivamento 
para os usuários presentes com visitas on-site e on-line do sítio físico (Figura 9). 
 
Figura 9 – Exemplo de ambientação das ruínas do templo de Hera e aparelhagem utilizada pelo Archeoguide 
 
 
 
 
 
Fonte: ALMEIDA et al, 2002 
 
 
25 
 
 
Figura 10 - Conteúdo virtual gerado por computador entregue aos alunos através de seus dispositivos móveis. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fonte: Shirazi e Behzadan, 2013 
 
Abordando o uso da RA para educação, Sirazi e Behzadan (2013) criaram uma 
metodologia para concepção e avaliação de uma ferramenta pedagógica em realidade 
aumentada aplicada a educação em engenharia de construção (Figura 10). Observou-se que 
embora os estudantes de hoje possam ter um conhecimento e uma compreensão muito boa 
sobre tecnologias de visualização como RV e RA, eles ainda não estão aproveitando 
plenamente essas ferramentas em seu processo de aprendizagem. Neste experimento, foram 
apresentados os resultados mais recentes de um projeto de pesquisa em andamento que visava 
o uso da RA de contexto móvel na instrução de construção e engenharia civil. Em particular, 
os autores desenvolveram uma metodologia pedagógica para melhorar a qualidade da 
aprendizagem através da transformação de técnicas tradicionais de estudo por instrução em 
aprendizagem baseada em RA. Os alunos usaram seus smartphones ou tablets para fazer o 
download de um aplicativo móvel que lhes permitia visualizar modelos atrelados ao conteúdo 
de seus livros por informações geradas por computador (por exemplo, imagens 2D, modelos 
3D, filmes e som). A validação do uso da ferramenta em sala de aula ocorreu com a 
comparação do aumento na eficácia de aprendizado em dois grupos de alunos. O passo 
seguinte foi um processo de avaliação acadêmica para validar a eficácia da técnica de entrega 
de material de instrução desenvolvida. Concluiu-se que o grupo que recebeu o auxílio dos 
modelos em realidade aumentada obteve melhores resultados na avaliação do conhecimento 
sobre o conteúdo em comparação aos que apenas leram sobre o assunto. 
26 
 
Apesar das inúmeras possibilidades de uso de interfaces gráficas há considerações 
a serem feitas quanto aos dispositivos que aceitam essa tecnologia. Algumas questões de 
configuração de hardware se mostram importantes previamente à utilização de RA. A 
utilização de dispositivos que suportam os atuais aplicativos de RA está crescendo e tem se 
mostrado cada vez mais acessível a qualquer usuário. Nesse aspecto, a utilização e criação de 
RA não necessita de um alto investimento inicial, sua produção depende quase 
exclusivamente do entendimento dos softwares utilizados, uma vez que muitos deles possuem 
sua versão gratuita (CUPERSCHIMID, 2013) 
Outro aspecto limitante é a duração da bateria, em especial aplicativos que 
funcionam em smartphones e tablets. O funcionamento de RA nesses dispositivos gera um 
consumo muito expressivo da bateria, sendo necessária sua recarga constantemente, já que 
baterias de smartphones e tablets têm uma duração média de 24h. Aplicativos que dependem 
de uma conexão de Internet para a superposição de elementos virtuais (GPS, Wireless, 3G/4G) 
possuem limitação quanto à velocidade de conexão e cobertura. No Brasil, esse serviço de 
cobertura ainda se mostra deficiente e limitado, dificultando a utilização de RA em ambientes 
externos. Além disso, o uso de RA em ambientes externos dificulta se obter uma boa 
visualização tanto da tela do dispositivo quanto da concordância do modelo 3D criado em 
consequência da variação de luminosidade (AZUMA, 1997). 
2.4. Implicações cognitivas do uso de RA 
 
O potencial de aprendizado em engenharia oferecidos pela realidade aumentada é 
algo a ser cada vez mais explorado. De acordo com Brown et al (1989), para a ocorrência de 
aprendizagem, é necessário que o indivíduo tenha contato com um contexto que o conduza a 
absorver de modo ativo o conhecimento. Assim, para o processo de aprendizagem ser 
melhorado, de acordo com a Teoria da Aprendizagem Situada (TAS), quando se está rodeado 
por elementos qualitativos que influenciam ométodo de facilitação da partilha de 
conhecimentos. 
Outra premissa pedagógica se baseia na Teoria Cognitiva do Aprendizado 
Multimídia, desenvolvido por Richard E. Mayer (2014). Nessa teoria, o autor argumenta que o 
27 
 
aprendizado ocorre através de dois canais, o visual e auditivo, e que existem princípios que 
orientam a forma como textos, palavras de significado completo e imagens devem ser 
organizadas antes de serem dispostos ao aluno. Portanto, neste trabalho propõe-se um estudo 
de caso que consiste na utilização de elementos virtuais superpostos em um ambiente real. 
Estes elementos virtuais são comumente usados em representações (visuais, textos) para 
aprender sobre estruturas de construção civil. 
2.4.1. Teoria do Aprendizado Situado (TAS) 
 
A Teoria do Aprendizado Situado se baseia na inserção do indivíduo de forma 
participativa no processo de aprendizagem. Nesta abordagem, a prática está diretamente 
relacionada ao conhecimento que implica a estruturação mental do conhecimento de modo 
mais eficaz e diferente da abordagem tradicional (expositiva), não se limitando apenas à 
observação do tema e da interpretação de outros indivíduos (LAVE, 1991). Supondo um 
exemplo sobre alunos sujeitos a uma explicação acerca de sistemas prediais, de acordo com a 
aprendizagem situada, esses estudantes assimilariam mais facilmente o funcionamento desses 
sistemas se tivessem contato com o contexto físico da edificação. 
Levando essa perspectiva para o ensino de engenharia civil, os alunos deveriam, 
por exemplo, serem levados a um canteiro de obras, terem contato com as peças e elementos 
que compõem os sistemas prediais exemplificados, ou ainda realizar a execução desses 
sistemas e em seguida pode-se pedir-lhes para descrever todo o processo com detalhes. Este 
tipo de apresentação traz uma maior assimilação em relação ao modelo tradicional. Portanto, a 
descrição de processos utilizando o método de ensino tradicional nesse contexto, aconteceria 
em textos e conclusões já delineadas e além de explicações apenas imaginativas dos fatos. 
Fato esse que de acordo com a TAS não promove o aprendizado de forma tão eficaz como a 
abordagem de interação pessoal. 
De acordo com Lave e Wenger (1991) o aprendizado situado é o argumento 
fundamental em defesa de modelos participativos de aprendizagem. Esses autores defendem 
que a estrutura fundamental do conhecimento é a relação entre indivíduo e comunidade, a qual 
28 
 
promove verdadeiramente aprendizagem. Em consequência disso, essa inserção geraria uma 
interação social a qual facilita a assimilação do conhecimento e aquisição de competências. 
Do mesmo modo, o conhecimento é tratado em ramos de inserções individuais, 
dependendo do local de trabalho que proporciona aprendizagem dos indivíduos (BROWN, 
DIGUID, 1992). 
De acordo com Damarin (1993), o conhecimento é o resultado de ambos aluno e 
contexto. O contexto em que a dedicação é a chave para a assimilação eficaz. "O aprendizado 
requer mais do que apenas pensar e agir, ou de uma situação física ou social particular, ou 
para receber um corpo de conhecimento, também requer a participação em práticas culturais 
atuais" (OREY e NELSON, 1994). Mesmo a interação social facilita a transferência de 
conhecimento e fornece uma aprendizagem eficaz. "Currículo de Definições ou de 
Aprendizagem", "Comunidades de Prática" e "participação periférica legítima" são três 
conceitos que de acordo com Gherardi, Nicolini e Odella (1998), são subjacentes à TAS e 
promovem a participação ativa na assimilação do conhecimento. Portanto, na Aprendizagem 
Situada a aquisição de conhecimentos busca a inserção em um contexto de modo refinado e 
aperfeiçoado pela prática dos indivíduos envolvidos como autores ativos da ciência. 
2.4.2 Teoria Cognitiva do Aprendizado Multimídia (TCAM) 
 
A Teoria Cognitiva do Aprendizado Multimídia (TCAM) concentra-se na ideia de 
que os indivíduos constroem conexões significativas utilizando palavras (oral ou escrita) e 
imagens, além de "aprender mais profundamente do que eles poderiam ter com palavras ou 
imagens apenas" (MAYER, 2009). Esta teoria foi destacada aqui porque traz uma análise 
pedagógica relevante dos efeitos cognitivos que a RA possui. Em ambientes de Realidade 
Mista, a interação espacial com elementos virtuais criado nesse ambiente gera hipóteses 
relevantes sobre aspectos cognitivos. 
De acordo com TCAM, um dos principais objetivos da abordagem multimídia está 
motivado em ajudar o aprendiz a gerar uma estrutura mental coerente e eficaz a partir da 
disposição adequada de textos, palavras e imagens. Em posse da adequada disposição das 
29 
 
informações, o estudante pode então capturar o necessário e, assim, construir sua própria 
estrutura mental do que está sendo explicado (MAYER, 2009). 
A TCAM (Figura 11) se baseia em uma variedade de princípios (Quadro 1), 
destacando três premissas cognitivas básicas: a concepção de processamento ativo, o 
pressuposto do canal duplo e no pressuposto de capacidade limitada. A hipótese de concepção 
do processamento ativo sugere que os indivíduos constroem conhecimento significativo 
quando prestam atenção ao material em objetivo, organizam-no em uma estrutura mental 
coerente e integram-no com o seu conhecimento prévio (MAYER e MORENO, 1998). 
 
Figura 11– Fluxograma representativo da Teoria Cognitiva do Aprendizado Multimídia. 
Fonte: Adaptado de Mayer, 1999 
Quadro 1 – Síntese de alguns princípios cognitivos da TCAM. 
 Definições 
Princípio da 
Representação Múltipla 
Indivíduos aprendem melhor a partir de palavras e imagens, do que apenas 
palavras ou imagens separadas. 
Princípio de Contiguidade 
Espacial 
Indivíduos aprendem melhor quando palavras e imagens correspondentes 
são apresentadas próximas, em vez de longe umas das outras. 
Princípio da Contiguidade 
Temporal 
Indivíduos aprendem melhor quando as palavras e imagens são 
apresentadas simultaneamente, ao invés de sucessivamente. 
Princípio da Coerência Indivíduos aprendem melhor quando assuntos muito específicos ou alheios 
ao tema central são excluídos ou abordados separadamente. 
Princípio da Modalidade Indivíduos aprendem melhor a partir de imagens e palavras, do que com 
imagens e texto. 
Princípio da Redundância Indivíduos aprendem melhor a partir de uma apresentação com narração, 
palavras e imagens do que com narração, palavras, imagens e textos. 
30 
 
Princípio das Diferenças 
Individuais 
 
Os efeitos de ilustrações são mais efetivos para indivíduos com 
conhecimentos mais baixos do que para os de conhecimentos mais 
acentuados. Também é mais efetiva para indivíduos com maior 
imaginação espacial do que para com um baixo imaginação espacial. 
Princípio da Sinalização Textos explicativos não precisam ser totalmente evitados. Para isso as 
palavras-chave devem ser destacadas. 
Fonte: adaptado de Sweller, 1988 
Portanto, informações muito específicas que se desdobram em exceções ao 
conceito principal e que não são necessárias para explicar o tópico principal, devem ser 
evitadas ou, pelo menos, dispostas em outro contexto durante a explicação. A suposição do 
canal duplo diz que a memória de trabalho recebe informações principalmente através de 
canais auditivos e visuais, para então prosseguir com assimilação do indivíduo estruturas 
mentais (MORENO, 1999). Em seguida, o pressuposto da capacidade limitada afirma que 
cada canal e subsistema de memória de trabalho tem um limite, assim, cada canal tem um 
ponto de transbordamento para processar e construir informação e estruturas mentais 
(SWELLER, 1994). 
2.5. Uso do aplicativo Augment 
 
Augment é um aplicativo para inserção de modelos virtuais em realidade aumentada. 
Com uma interface simples e intuitiva, pode ser executado em partir de aparelhos com Android e 
iOS para interações em tempo real. Os recursos do aplicativo possibilitam que imagens baixadas 
para o celularse infiltrem em imagens gravadas com a ajuda da câmera do próprio aparelho. 
O aplicativo oferece modelos em 3D prontos, que podem ser baixados diretamente do 
aplicativo e associados a um marcador qualquer gratuitamente. Os marcadores podem ser imagens 
impressas ou objetos com contraste suficiente para que o Augment reconheça. Depois da associação 
entre modelo 3D e marcador, basta apontar a câmera para ele e começar a usar a figura para 
interagir com a realidade. 
Com a imagem no aplicativo, pode-se usá-la para interagir em ambientes internos e 
externos. É possível visualizar alterações arquitetônicas em ambientes, fachadas, móveis, etc, basta 
ter o modelo projetado e carregado na interface do aplicativo. Basta usar o modelo, apontar a 
31 
 
câmera do seu celular para o ambiente desejado, ajustar as duas imagens e arrastar os objetos com 
as pontas dos dedos. Augment tem sido uma ferramenta bastante usada por profissionais de 
decoração, arquitetos e construtores (CUPERSCHIMID, 2013). 
 
2.5.1. Interface do aplicativo Augment em smartphone iOS 
Na tela inicial (figura 12), o aplicativo mostra opções para o usuário explorar 
modelos prontos, digitalizar modelos carregados por outros usuários ou acessar (ou iniciar) 
uma conta própria. 
Figura 12 – Tela inicial do aplicativo. Figura 13 – Tela de modelos do aplicativo. 
 
 
 
 
 
 
 
Fonte: O Autor Fonte: O Autor 
Na opção “explorar”, é possível utilizar modelos disponíveis na biblioteca padrão 
do aplicativo (Figura 13). Caso o usuário queira carregar outros modelos 3D, basta apenas 
possuir uma conta no site www.augment.com e utilizar plataformas gráficas que exportem os 
modelos nas extensões aceitas pelo AUGMENT 
Para inserir o modelo 3D no ambiente real, o usuário deve disponibilizar 
publicamente o modelo criado e procura-lo pelo nome na tela de modelos. O aplicativo 
disponibiliza a opção de associação a marcadores a escolha do usuário, há apenas a restrição 
de, caso seja para fins educacionais, o e-mail da conta criada deve estar associado a uma 
instituição de ensino. Caso não seja possível, o aplicativo disponibiliza um marcador padrão 
(Figura 14) para associação automática. 
 
 
 
 
http://www.augment.com/
32 
 
Figura 14 – Marcador padrão AUGMENT tamanho A4. 
 
 
 
 
 
 
 Fonte: Augment Trackers, 2016 
Ainda é possível associar objetos que cumpram a função de marcadores cuja 
capacidade da câmera permita que o software diferencie em relação ao ambiente (figura 15). 
Figura 15 - Disposição de modelos virtuais da biblioteca gratuita do software utilizando uma calculadora como 
marcador. 
 
 
 
 
 
 
 
 Fonte: O Autor 
O aplicativo permite a sobreposição de modelos com e sem referência a um 
marcador (figura 16). A não necessidade de um marcador implica que a referência espacial do 
modelo aconteça em relação ao próprio dispositivo, ou seja, a imagem formada ficará disposta 
em relação a rotação da câmera nos três eixos espaciais. 
Figura 16 – Disposição de modelos virtuais da biblioteca gratuita do software em um ambiente real. 
 
 
 
 
 
 
 Fonte: O Autor 
33 
 
3. METODOLOGIA 
A metodologia se estrutura no sentido de explorar a realidade aumentada como 
ferramenta de auxílio na elucidação e facilitação do aprendizado de construção estrutural das 
edificações. Para se atingir esse objetivo, deve-se obter uma plataforma gráfica de criação e 
ambientação do modelo a ser inserido no ambiente real, em seguida requisitar quais 
informações se pretende dispor nessa abordagem educacional e, por fim, deve-se criar a 
interface gráfica que interaja através de marcadores (fidutial markers) ou qualquer categoria 
de ambientação de realidade misturada, fornecendo informações de forma eficaz ao usuário. 
Carecendo nesse último da verificação da eficiência da aplicação. 
Em face do abordado, a metodologia do estudo em questão se desenvolve no 
intuito de demonstrar a concepção, aplicação e avaliação de modelos usuais da Engenharia 
Civil em realidade aumentada. A fim de auxiliar o entendimento e aprendizado dos indivíduos 
envolvidos no processo de construção civil, fez-se uso de ferramentas de Realidade 
Aumentada para que se elucide algum sistema estrutural corriqueiro no setor com a criação do 
MIPA (Manual Ilustrativo para Posicionamento de Armaduras). 
3.1. Fases da metodologia 
A metodologia para avaliar e validar as hipóteses em estudo se dará na seguinte 
sequência: 
 Utilizar interfaces gráficas já existentes para a criação de um ambiente em realidade 
aumentada a fim de simular um modelo estrutural de concreto armado reticulado. O 
software escolhido foi o Augment, criado pela startup Headquartered na França, por 
apresentar uma interface de fácil utilização, permitindo que se carregue modelos 3D 
em diversas extensões (.dae, .obj, .stl, .zae e .kmz), também que se crie marcadores 
para esses modelos e que se gerencie os modelos criados a partir de uma conta online. 
 O processo de montagem da estrutura se daria abordando o assunto de detalhamento de 
armaduras em concreto armado, simulando diversos tipos de detalhamento usuais: 
armadura de flexão positiva, armadura de flexão negativa em lajes e vigas, armadura 
34 
 
de cisalhamento, armadura de torção, telas de em elementos de placa, etc. O processo 
de estruturação do assunto abordado foi realizado seguindo o processo enunciado pela 
TCAM. 
 Os modelos tridimensionais usados no manual seriam criados no software SketchUp 
versão 8. Esses modelos mostram estruturas de concreto armado detalhando 
visualmente tipos de armaduras, elucidando seus posicionamentos e esforços 
envolvidos; 
 Ao final dessa primeira etapa, haveria a criação do manual (Figura 17) contendo 
explicações didáticas da estrutura modelada tridimensionalmente, o manual poderá ser 
distribuído para alunos dos primeiros anos do curso de Engenharia Civil como fonte 
introdutória ao estudo de estruturas de concreto armado auxiliando assim na 
contextualização espacial do assunto a ser tratado com mais profundidade no decorrer 
do curso. Ainda seria possível que empresas o utilizem em treinamentos como material 
elucidativo de estruturas para colaboradores que possuam pouco conhecimento e 
habilidade no manuseio e leitura de projeto. Com o manual é possível introduzir o 
assunto de modo a evitar equívocos demasiadamente grosseiros durante o estudo 
aprofundado em estruturas reticuladas de concreto armado, já que essa ferramenta de 
estudo se fundamenta em premissas cognitivas bem estabelecidas. 
 Nesse manual, há a presença de um marcador pelo qual o usuário pode, ao seguir as 
instruções de uso do aplicativo de Realidade Aumentada, visualizar as partes 
constituintes do elemento estrutural e manipular como uma maquete virtual. 
Figura 17 – Manual Ilustrativo para Posicionamento de Armaduras - MIPA. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Fonte: O Autor 
35 
 
4. RESULTADOS 
Os Resultados consistem na criação de uma ferramenta que explore o ambiente em 
RA para promover o ensino introdutório de estruturas em concreto armado e na aquisição de 
relatos críticos de usuários que tenham utilizado a ferramenta. Esses relatos foram obtidos de 
usuários com diferentes níveis de conhecimento sobre o tema discutido no MIPA. 
4.1. Estrutura do MIPA 
 
Partindo das premissas cognitivas e técnicas discutidas aqui, houve a elaboração 
do “Manual Ilustrativo para posicionamento de Armaduras” (ANEXO B) seguindo alguns 
princípios cognitivos da TCAM (Quadro 1). Neste Manual se procurou promover o 
conhecimento básico do estudo de estruturas de concreto com modelos tridimensionais em 
realidade aumentada utilizando em um ambiente de aprendizado situado (Figura 18). Espera-
se que a experiência gerada possa ser proveitosa para alunos iniciantes no curso de engenharia 
civil, os quais ainda não possuem conhecimento sobre disposição geométrica de barras em 
concreto armado.Cria-se assim, pelo Princípio das Diferenças Individuais, a adequação do 
conteúdo aos indivíduos de baixo conhecimento acerca do tema (Figura 19). 
Figura 18 – Modelos de estrutura reticulada e bloco de coroamento em concreto armado associados a marcador 
fiducial. Destaque para a obediência ao Princípio da Contiguidade Espacial na disposição de palavras próximas 
ao elemento representado. 
 
 
 
 
 
 
 Fonte: O Autor 
36 
 
Figura 19 – Exemplo de página do Manual para destacar o uso de princípios cognitivos do aprendizado 
multimídia: A – Princípio da representação múltipla, com palavras próxima ao modelo; B – Princípio da 
sinalização, com palavras-chave em destaque nos textos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Fonte: O Autor 
 
 
B 
A 
 
 
37 
 
 
Para que se adeque o manual para públicos diferentes é preferível que o texto e os 
modelos sejam modificados obedecendo ao Princípio das Diferenças Individuais. Por 
exemplo, sobre mesma temática tratada no manual (concreto armado), para se aplicar a 
colaboradores em canteiro de obras, por exemplo, adaptações devem ser feitas quanto ao: 
vocabulário (uso de termos técnicos mais corriqueiros), substituição de modelos específicos a 
estrutura em execução e adequação ao protocolo de qualidade da empresa em questão. 
Para que não haja dúvidas quanto a aquisição dos modelos em RA, logo no início 
do manual havia uma explicação ilustrada da interface do aplicativo para que os modelos 3D 
pudessem ser obtidos (Figura 20). 
Os aspectos mais importantes destacados sobre o tema disposto foram: 
fundamentação conceitual do concreto armado como material compósito, superposição de 
esforços em elementos estruturais reticulados, esforços resistidos por armaduras de aço 
segundo a direção da solicitação e material assessório à execução estrutural. Os tópicos 
abordados no manual se estruturam em: capa, prefácio, sumário, orientação para visualizar 
modelos no Augment, conceitos fundamentais, armaduras laje, armadura de flexão, armadura 
de pilares, armadura transversal, armadura de fundação superficial e conclusão. 
Figura 20 – Exemplo em passo a passo ilustrando a obtenção dos modelos 3D utilizando o código nominal 
aplicativo Augment. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Fonte: O Autor 
 
38 
 
4.2. Relatos críticos de usuários 
Com o propósito de obter um indicativo de validação sobre a experiência de uso 
do manual, foi solicitado que 4 pessoas emitissem um relato crítico sobre a experiência que 
tiveram com o uso do MIPA. Para diversificar as opiniões, procurou-se pessoas que tivessem 
tido experiências diferentes com o tema concreto armado. 
O primeiro entrevistado foi o aluno Leonardo Ribeiro do 4° período do curso de 
engenharia civil na Universidade Federal do Ceará. Importante salientar que este aluno ainda 
não havia cursado disciplinas de concreto armado. O aluno relatou o seguinte: “Eu achei a 
apostila bem completa e de fácil entendimento, mesmo que eu ainda não tenha muito 
conhecimento específico do curso. A própria apostila já explica alguns conceitos básicos e 
necessários, tanto de matérias como mecânica e materiais, o que facilita o entendimento por 
parte de alunos ainda mais novos no curso do que eu. O uso do aplicativo se mostrou útil para 
entender o texto, mas em alguns celulares, não é possível usar a câmera, então acho que 
deveria ser explicado na orientação que nesses dispositivos os usuários devem clicar em 
"Vista 3D" para conseguirem visualizar sem usar a câmera do celular”. Por esse relato, a 
orientação da possibilidade de vista simples do modelo 3D sem uso de RA foi colocada no 
manual. 
O Segundo a relatar sua experiência foi o professor do departamento de 
engenharia estrutural e construção civil da Universidade Federal do Ceará Dr. Alexandre 
Araújo Bertini, o qual relatou o seguinte: “Apesar de eu desconhecer o uso da realidade 
aumentada até então, reconheço o grande potencial que essa ferramenta possui para auxiliar 
no entendimento e estudo das estruturas, principalmente com alunos iniciantes. Imagino que 
em sala de aula seria de grande auxílio a utilização dessa metodologia para outros exemplos 
de montagem, por exemplo, colocação de formas em concreto, detalhes de armaduras, steel 
frame, wood frame, telhados, esquadrias, etc.”. Quando questionado se o uso dessa ferramenta 
poderia prejudicar causando alguma distração para o aluno: “Embora na minha experiência eu 
tenha percebido muita distração dos alunos com smartphones, eu acho que essa abordagem 
trazida no manual poderia trazer de volta o aluno ao invés de afastá-lo. Cada aluno teria o seu 
próprio equipamento, portanto, teria autonomia para resolver exercícios como a 
compatibilização de sistemas ou verificação de erros de construção”. Sobre o a validade dos 
39 
 
modelos criados para o manual: “Os modelos do manual no sentido que foram dispostos 
ajudariam a explicar problemas que tenham surgido em uma obra. Por exemplo, digamos que 
se queira explicar o surgimento de fissuras em um elemento estrutural real. Talvez apenas 
falando não fique suficientemente claro. Nesse caso, seria muito interessante a simulação de 
um problema real em que os alunos pudessem entender melhor a conformação geométrica do 
elemento juntamente com a explicação da causa e como solucioná-lo”. 
O terceiro relato foi realizado pelo Sr. Iago Brandão, arquiteto com experiência 
em projeto de interiores. Esse usuário relatou o seguinte: “Embora eu tenha pouco 
conhecimento sobre o uso da realidade aumentada e o seu funcionamento, percebo um grande 
potencial de uso desta plataforma, seja com alunos que ainda estão se familiarizando com todo 
esse universo construtivo, como também para lidar em campo com funcionários e clientes, 
auxiliando no entendimento e rapidez para tomadas de decisões. O Manual é de fácil 
entendimento e esclarecedor quanto às formas de utilização do Augment. Creio que 
adicionaria apenas mais uma imagem que melhor identifique sobre o padrão nominal que deve 
ser utilizado para realizar a pesquisa no aplicativo. Como arquiteto, por diversas vezes 
utilizamos imagens em 3D para facilitar a apresentação de produtos aos clientes. Nesse 
contexto, existiriam dois pontos que limitam a praticidade do uso desses modelos no meu 
cotidiano. O primeiro ponto é que estas imagens e modelos são gerados em computador e caso 
tenha necessidade de uma imagem específica durante a apresentação, necessitaríamos de uma 
plataforma gráfica pronta para gerar uma nova imagem; e o segundo ponto é o incomodo que 
o transporte e manuseio desta plataforma para alteração do modelo gera durante uma visita. E 
ao conhecer essa abordagem, percebi a facilidade de utilização na prática comercial de 
arquitetura, pois bastava que todos os envolvidos numa determinada apresentação ou visita o 
possuíssem e assim, todos conseguiriam visualizar do que se tratava determinado assunto ou 
discussão. Referente ao tema selecionado para abordagem, posso dizer que foi uma sábia 
escolha tendo em vista a complexidade para entendimento de alguns conceitos. Pois muitas 
vezes, apenas uma explicação verbal ou um desenho não é capaz de elucidar o caso de forma 
real. E os modelos sugeridos e disponibilizados no manual foram bem selecionados e 
conseguem evidenciar algumas estruturas recorrentes desse universo construtivo. E como dito 
anteriormente, esses modelos ajudariam não somente alunos, como também clientes e 
operários”. 
40 
 
O quarto relato foi realizado pela aluna Lia Ribeiro do 8° período do curso de 
engenharia civil na Universidade Federal do Ceará. A aluna em questão já havia cursado 
parcialmente as disciplinas de concreto armado. A aluna relatou o seguinte: “Acho que o 
manual aborda o assunto de maneira positivamente inovadora. A explicação inicial dada sobre 
o uso do aplicativo tornou a experiência muito fácil e interessante. Emse tratando do assunto 
abordado, talvez o uso do manual não tenha sido tão proveitoso porque atualmente eu já 
possuo mais familiaridade com as propriedades e o uso estrutural do concreto armado. 
Imagino que para quem não possui conhecimento algum, essa abordagem em realidade 
aumentada se mostraria muito mais proveitosa. Ao meu ver, o uso desse manual seria uma 
ferramenta bastante eficaz no início do curso, principalmente como aprofundamento das 
matérias relacionadas a mecânica das estruturas e resistência dos materiais, pois esses assuntos 
demandam uma imaginação espacial mais amadurecida. Com certeza meu aprendizado seria 
facilitado se eu possuísse esse sistema de estudo na época em que fiz essas matérias iniciais de 
construção civil ou antes de iniciar meus estudos de concreto armado”. 
4.3. Discussão dos resultados 
 
 A criação do ambiente em realidade aumentada proposta por esse trabalho foi 
condizente com o processo de desenvolvimento de aplicações em RV e RA proposta por 
Martins (2012). Inicialmente houve a definição de especificações do sistema. Foi estabelecido 
que os usuários deveriam utilizar aparelhos próprios para acompanhar o assunto desenvolvido 
no MIPA. A funcionalidade e usuabilidade da ferramenta de ensino já foram estabelecidas 
pela própria interface fo Augment, no manual apenas foi esclarecido como utilizar 
corretamente o aplicativo. 
 O projeto do sistema consistiu em utilizar uma interface gráfica capaz de gerar 
modelos 3D que tanto o hardware quanto o software de ambientação em realidade aumentada 
pudessem executar. Essa fase de projeto (execução dos modelos) foi guiada pelos princípios 
da TCAM para a organização de imagens e palavras de modo a transmitir o conteúdo com 
eficiência. 
41 
 
 A fase de implementação do ambiente ocorreu com a concepção de modelos de 
armadura passiva aplicadas a estruturas de concreto armado usuais na prática construtiva no 
SketchUp, com a execução do ambiente virtual no Augment. Essa fase ainda conta com a 
avaliação crítica de 4 usuários que possuiam níveis distintos de experiencia com o conteúdo 
elucidado pela realidade aumentada. 
 Por fim, a validação houve de forma qualitativa com a partir dos relatos críticos 
dos usuários. O desempenho, a fácil utilização, a portabilidade e a confiabilidade foram 
critérios qualitativos que se buscou extrair da entrevista realizada com os usuários. Um 
problema no desempenho foi alertado pelo aluno que não havia tido contato com o estudo de 
concreto armado. O problema foi a impossibilidade de utilizar o modelo em realidade 
aumentado pois seu aparelho pessoal não suportava a utilização do aplicativo. A portabilidade 
(não na utilização, mas na modificação dos modelos) foi um quesito indicado como falho pelo 
arquiteto. Isso houve porque na prática comercial de arquitetura é nessária a constante 
modifiação de modelos 3D, isso prejudicaria a praticidade de concepção de um ambiente em 
realidade aumentada. Todos os entrevistados alegaram facilidade de utilização e adequada 
confiabilidade no método. 
 
 
42 
 
5. CONCLUSÃO E TRABALHOS FUTUROS 
Em vista do objetivo estabelecido, os principais resultados obtidos foi que se pode 
concluir que é possível a criação de uma plataforma de visualização em realidade aumentada 
com aplicativos e interfaces gráficas gratuitas e de fácil operação. Isso é importante pois torna 
possível a repetição da metodologia de abordagem para outros conteúdos de ciência, 
tecnologia e engenharia. 
Pode-se concluir também que os princípios cognitivos aqui utilizados foram 
condizentes em relação aos relatos de avaliação realizado pelos 4 usuários do MIPA. Em 
especial a Teoria do Aprendizado Situado pode ser confirmada e reiterada no sentido em que 
pode confirmar que o aprendizado em um ambiente em que insere ativamente o indivíduo no 
contexto, mais o conteúdo se estrutura de forma concreta na mente do aluno. 
A TCAM também se mostrou condizente na perspectiva de estruturação do 
conteúdo principalmente na utilização do Princípio das diferenças individuais, destacando o 
relato do usuário que possuía pouco conhecimento sobre a temática concreto armado. 
De um modo geral, os relatos obtidos na avaliação desenvolvida mostraram que 
essa ferramenta interativa de visualização de RA móvel, juntamente com a experiência de 
aprendizagem colaborativa de textos bem estruturados, afetou positivamente a aprendizagem 
dos alunos. Com a mesma fundamentação, a metodologia aqui empregada pode ser aplicada 
na concepção e implementação de vários outros experimentos usando populações estudantis 
maiores e mais diversificadas. Em última instância, os resultados desta pesquisa serão 
generalizados e o domínio de aplicação poderá ser expandido para outras disciplinas. 
5.1. Trabalhos futuros 
 
Sobre a perspectiva para trabalhos futuros, a mesma experiência pode ser aplicada 
de acordo com essa metodologia para gerar protótipos virtuais diversos. A aquisição do 
ambiente de aprendizado proposto aqui, necessita do modelo tridimensional detalhado 
corretamente e que se procure seguir princípios que estruturem a informação de modo a 
43 
 
facilitar a imaginação do usuário. Sugere-se, portanto, a possibilidade de soluções que se pode 
gerar na construção civil obedecendo a limitação da ferramenta: 
 Modelos que indiquem a localização de instalações prediais e informações acerca 
de sua vida útil, cuidados e materiais para manutenção; 
 Apresentação comercial de cortes, fachadas, interiores e paginação edificações em 
construção; 
 Simulação de ambientes para treinamento em atividades de montagem como: 
colocação de formas em concreto, detalhes de armaduras, steel frame, wood 
frame, telhados, esquadrias, etc; 
 Informações de operação de segurança para uma edificação em uso como: rotas de 
fuga, localização de extintores e protocolo de ação. 
 Em localização de setores internos de uma edificação, por exemplo, em museus, 
centros comerciais, centros de eventos, estádios de esportes, aeroportos, hospitais, 
parques ecológicos, praças, hotéis, supermercados e escolas através de um modelo 
de maquete virtual com a indicação da localização atual do usuário. 
 Treinamento para instalações prediais, aplicação de revestimento ou serviços de 
demandem aprendizado na prática da mão de obra para a execução do sistema; 
 Utilizar plataformas gráficas que permitam a criação de animações e gravação de 
vozes para que os princípios da TCAM possam ser aplicados em maior plenitude. 
 
Futuramente, para a análise e melhoria da caracterização do estudo, haveria um 
questionário (ANEXO A) no qual o usuário pode informar a cerca de sua experiência com o 
uso da ferramenta. Busca-se classificar as indagações em notas de 1 a 10 os critérios de: 
Concordo Completamente/Concordo Parcialmente/Não Sei/Discordo Parcialmente/Discordo 
Completamente. 
 
 
 
44 
 
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47 
 
ANEXO A - Formulário para avaliação da experiência com o MIPA 
 
 
 
 
 
 
Curso:_______________ 
Data: __/__/____ 
Período: _______ 
 
Após leitura e manuseio do “Manual de detalhamento de armaduras em Concreto Armado”, responda: 
Com um “X” atribua nota aos seguintes critérios: 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 
Quão elucidativa foi a interação com o modelo 
tridimensional comparado apenas à leitura do texto? 
 
Classifique a facilidade de uso do aplicativo 
O detalhamento das estruturas foi suficiente para o 
seu total entendimento? 
 
Após a experiência, você saberia explicar o tema 
abordado para um indivíduo que desconhece o 
assunto? 
 
O assunto abordado é do seu interesse? 
Você se mostrou mais interessado no assunto por 
utilizar essa abordagem diferenciada? 
 
Em sua opinião, essa ferramenta será de grande 
auxílio no entendimento do assunto por parte de seus 
colegas? 
 
A visualização do modelo tridimensional melhorou o 
sentido da explicação textual? 
 
Comentários: 
 
 
48 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ANEXO B – Manual ilustrativo para posicionamento de armaduras - MIPA 
 
 
 
 
 
 
 
Manual Ilustrativo para 
Posicionamento de 
Armaduras
Manual Ilustrativo para 
Posicionamento de 
Armaduras
Manual ilustrativo para posicionamento de esforços 
em armaduras passivas para concreto armado em 
Realidade Aumentada
Manual ilustrativo para posicionamento de esforços 
em armaduras passivas para concreto armado em 
Realidade Aumentada
Luis Henrique A. de MeloLuis Henrique A. de Melo
PrefácioPrefácio
O manual ilustrativo para posicionamento de
armaduras (MIPA) se trata de um material que tem por
objetivo elucidar visualmente modelos de
detalhamento simples e usuais para armaduras de aço
em concreto armado através da Realidade
Aumentada.
O conteúdo desse manual está voltado para
estudantes, colaboradores e profissionais que queiram
entrar em contato com aspectos fundamentais da
aplicação de armaduras passivas em concreto armado
com base na NBR 6118/14.
A abordagem do conteúdo segue princípios
cognitivos que procuram otimizar o aprendizado por
meio da visualização espacial e do aprendizado
situado. Procura-se, portanto, inserir elementos
virtuais no ambiente real para explorar
pedagogicamente essa habilidade inventiva,
promovendo uma experiência visual diferenciada aos
usuários.
A visualização de armaduras passivas será
explicada através de representações computacionais
em 3D. Para tal, será necessária a utilização do
aplicativo AUGMENT©, uma plataforma gratuita de
realidade aumentada.
SumárioSumário
Orientação para visualizar modelos............................... 3
Capítulo 1
Conceitos fundamentais ............................................... 5
Capítulo 2
Armaduras de laje...........................................................8
Capítulo 3
Armadura de flexão.......................................................13
Capítulo 4
Armadura transversal....................................................15
Capítulo 5
Armadura de pilares......................................................17
Capítulo 6
Armadura de fundação superficial................................19
Conclusão.......................................................................21
Referências.....................................................................22
ANEXO............................................................................23
Orientação para visualizar modelos............................... 3
Capítulo 1
Conceitos fundamentais ............................................... 5
Capítulo 2
Armaduras de laje...........................................................8
Capítulo 3
Armadura de flexão.......................................................13
Capítulo 4
Armadura