ALGORITMO EVOLUTIVO COMO FERRAMENTA DE EXPLORAÇÃO E OTIMIZAÇÃO DO PROJETO

MÉTODO E FORMA

algoritmo evolutivo como ferramenta de exploração e otimização projetual

Trabalho Final de Graduação em Arquitetura, Urbanismo e Paisagismo Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” - Unesp Faculdade de Arquitetura, Artes, Comunicação e Design (FAAC)

Método e forma: Algoritmo evolutivo como ferramenta de exploração e otimização projetual.

Arthur Rocha dos Santos

Orientador: Prof. Dr. Alexandre Suárez de Oliveira

Convidado FAAC: Prof. Dr. Sidney Tamai

Convidado Externo: Prof. Dr. Dorival Campos Rossi

Bauru, 2023

DEDICATÓRIA

Dedico aos meus pais Celso Rocha Ribeiro dos Santos, Maria Soledade Santos e ao meu irmão Matheus Rocha dos Santos. Obrigado pelo apoio, pelos conselhos, pela compreensão nos momentos de ausência e por sempre estarem presente na minha vida, compartilho essa conquista com vocês.

AGRADECIMENTOS

Ao Prof. Dr. Alexandre Suárez de Oliveira pela confiança, pelo apoio e acompanhamento no desenvolvimento dessa pesquisa.

Ao Prof. Dr. Sidney Tamai e o Prof. Dr. Dorival Campos por aceitarem participar da avaliação da minha pesquisa.

Aos professores e funcionários da Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho” por promoverem as condições necessárias para o desenvolvimento da presente pesquisa, e por colaborarem com o ensino público e gratuito de qualidade no país.

Aos amigos que fiz ao longo do período da graduação, em especial à Fernanda pelo apoio e por sempre estar ao meu lado.

Por fim, agradeço ao Leonardo Gindri e os colegas que me introduziram no campo do design computacional e auxiliaram do desenvolvimento da pesquisa.

RESUMO

O projeto de arquitetura é um campo que envolve diversas condicionantes para o seu desenvolvimento, e em sua maioria elas são contraditórias entre si tornando o processo projetual complexo, no qual é necessário conciliar todas essas variáveis que estão em disputa no desenrolamento do projeto. O algoritmo evolutivo é uma ferramenta que busca solucionar esse tipo de situação, sua incorporação nos métodos de projeto possibilita obter resultados mais eficientes que dosa todas as variáveis que estão intrínsecas na concepção do projeto. Portanto, o seguinte trabalho define os principais eventos que corroboram para o desenvolvimento dos algoritmos evolutivos, apresenta os componentes que integram a ferramenta, e como o uso de ferramentas paramétricas e algoritmo evolutivo viabilizam a exploração formal do objeto arquitetônico na concepção projetual. Por fim, é desenvolvida uma proposta projetual com base nas soluções de análises geradas via algoritmo evolutivo de acordo com os parâmetros que foram atribuídos a fim de potencializar a obtenção de resultados mais responsivos e otimizados.

Palavras-chave: algoritmos evolutivos; design computacional; metodologia; projeto auxiliado por computador; projeto arquitetônico; otimização

ABSTRACT

The architecture project is a field that involves several constraints for its development, and most of them are contradictory to each other making the design process complex, in which it is necessary to reconcile all these variables that are in dispute in the unfolding of the project. The evolutionary algorithm is a tool that seeks to solve this type of situation, its incorporation into design methods makes it possible to obtain more efficient results that dose all the variables that are intrinsic to the project’s conception. Therefore, the following work defines the main events that corroborate for the development of evolutionary algorithms, presents the components that integrate the tool, and how the use of parametric tools and evolutionary algorithm enable the formal exploration of the architectural object in the design conception. Finally, a project proposal is developed based on the analysis solutions generated by the evolutionary algorithm according to the parameters that were assigned in order to enhance the achievement of more responsive and optimized results.

Keywords: evolutionary algorithms; computational design; methodology; computer aided design; architectural design; optimization.

LISTA DE FIGURAS

Figura 01 - Ivan Sutherland demonstrando o Sketchpad.

Figura 02 - (a): Comparação entre o método tradicional de projeto, na parte superior, e o método no sistema generativo na parte inferior. (b): Diagrama do espaço de soluções e as relações entre soluções boas (B), satisfatórias (S) e insatisfatórias (I).

Figura 03 - Vista do Software Grasshopper3d exibindo um script que gera protótipos de treliças.

Figura 04 - Museu Guggenheim de Bilbao, Gehry Partners (1997).

Figura 05 - Estádio Olímpico de Munique, Behnisch and Partners & Frei Otto (1972).

Figura 06 - New Art Museum, SANAA (2007).

Figura 07 - Sede da empresa BEEAH, Zaha Hadid Architects (2022).

Figura 08 - Centre Pompidou-Metz, Shigeru Ban Architects (2010).

Figura 09 - Explorações formais através do computador complementando criatividade humana.

Figura 10 - Explorações de variações morfológicas da Willis Towers e seu contexto urbano em Chicago de acordo com os objetivos de maximização da conectividade e minimização das áreas de sombreamento.

Figura 11 - Exemplo de codificação de indivíduos e sua representação em códigos genéticos.

Figura 12 - (a): Geração de indivíduos a partir do processo de mutação. (b): Geração de indivíduos a partir do processo de recombinação.

Figura 13 - Projeto de AG do Escritório da Autodesk MaRS apresentando as condicionantes projetuais.

Figura 14 - Projeto de AG do Escritório da Autodesk MaRS apresentando gráfico das soluções do algoritmo.

Figura 15 - Comparação dos métodos de projeto, a esquerda demonstra o método Hill-Climbing, no qual não possui operadores de diversidade limitando o usuário a apenas um pico. À direita é verificado o método de algoritmo evolutivo, demonstrando que o uso dos operadores possibilita saltos entre os picos de soluções.

FIgura 16 - (a): Diagrama da distribuição do programa. (b) Diagrama da distribuição das vegetações nos terraços.

Figura 17 - Vista aérea do edifício The Valley.

Figura 18 - Processo de concepção projetual a partir dos volumes iniciais até a forma final.

Figura 19 - (a): Caminho de acesso da área externa para a Gruta. (b) Espaço da Gruta.

Figura 20 - (a): Visualização no software das áreas por apartamento. (b) Visualização no software das áreas das varandas.

Figura 21 - (a): Visualização no software da análise solar em horário específico do dia. (b) Visualização no software da quantidade de horas incidente nos ambientes.

Figura 22 - Visualização no software da quantidade de carga solar no solstício de verão e seus valores diários (kWh/m²).

Figura 23 - Visualização no software da quantidade de carga solar no solstício de inverno e seus valores diários (kWh/m²).

Figura 24 - (a): Visualização no software da quantidade de luz nos apartamentos. (b) Visualização no software da qualificação das salas de estar em relação a quantidade de luz da Figura 13(a).

Figura 25 - (a): Visualização no software do cálculo das aberturas de acordo com a legislação holandesa. (b) Visualização no software do resultado dos cálculos presente nas aberturas.

Figura 26 - (a): Visualização no software dos ângulos das paredes. (b) Visualização no software da verificação de quais apartamentos estão atendendo ou não o ângulo mínimo determinado pela equipe.

Figura 27 - Visualização no software dos contornos dos pisos indicando os ângulos antes da adequação para o intervalo de 10 graus.

Figura 28 - Gráfico de barras demonstrando a quantidade de ângulos repetidos antes e após a aplicação da adequação, as barras azuis representam o modelo inicial e as laranjas representam os dados após a alteração.

Figura 29 - Visualização no software da comparação realizada entre a torre regular com o projeto final, evidenciando a porcentagem de horas de sol que incidem nos apartamentos, ampliando em mais de 100% a incidência solar nos apartamentos.

Figura 30 - Visualização da interface do plugin HumanUI.

Figura 31 - Conjunto Nacional, David Libeskind. Archdaily (2022).

Figura 32 - Edifício JK, Oscar Niemeyer. Archdaily (2022).

Figura 33 - The Valley, MVRDV. MVRDV (2022).

Figura 34 - Mapa de localização sem escala. Elaborada pelo autor.

Figura 35 - Mapa de uso e ocupação do solo. Elaborada pelo autor.

Figura 36 - Mapa de gabarito.

Figura 37 - (a, b) Exemplo de edifício localizado na avenida paulista que não propõe nenhuma ocupação no térreo.

Figura 38 - Imagem da esquina de localização da proposta .

Figura 39 - Planta de situação, destacando as demolições e o espaço construído.

Figura 40 - Fotocolagem da Rua Pamplona destacando os imóveis que serão desapropriados.

Figura 41 - Fotocolagem da Avenida Paulista destacando o imóvel que será desapropriado e o lote que será ocupado.

Figura 42 - Diagrama conceitual da proposta.

Figura 43 - Diagrama conceitual da proposta das floreiras.

Figura 44 - Corte esquemático FIESP.

Figura 45 - Corte esquemático MASP.

Figura 46 - Corte esquemático Conjunto Nacional.

Figura 47 - Corte esquemático IMS.

Figura 48 - (a): Visualização no software da incidência solar no lote no solstício de inverno. (b) Visualização no software da incidência solar no lote no solstício de inverno.

Figura 49 - Dados dos índices urbanísticos da ZEU.

Figura 50 - Perspectiva isométrica destacando o potencial construtivo da área de intervenção.

Figura 51 - Esquema do algoritmo evolutivo.

Figura 52 - Gráfico do resultado do estudo de implantação elaborado com o plugin

Discover.

Figura 53 - Gráfico do resultado do estudo de implantação elaborado com o plugin

Discover, destacando as opções de design ótimas e quais desses indivíduos foram selecionados para análise.

Figura 54 - (a, b, c, d, e, f) Perspectiva isométrica dos indivíduos 240, 281, 283, 575, 733, 869 destacando 6 dos 15 ótimos selecionados no gráfico da Figura 53.

Figura 55 - Gráfico do resultado da segunda simulação de implantação elaborado com o plugin Discover.

Figura 56 - Gráfico do resultado da segunda simulação de implantação elaborado com o plugin Discover, destacando as opções de design ótimas e quais desses indivíduos foram selecionados para análise.

Figura 57 - (a, b, c, d)Perspectiva isométrica da solução 21, 284, 613, 848 obtida a partir do algoritmo evolutivo via Discover.

Figura 58 - Diagrama da concepção da volumetria final, a partir da sobreposição dos volumes obtidos.

Figura 59 - Isométrica apresentando a volumetria do edifício.

Figura 60 - Corte esquemático apresentando a setorização do edifício.

Figura 61 - Diagrama expondo quais materiais compõem o projeto. Planta do Segundo Subsolo.

Figura 62 - Planta segundo Subsolo.

Figura 63 - Planta terceiro subsolo.

Figura 64 - Planta quarto subsolo.

Figura 65 - Planta praça seca.

Figura 66 - Perspectiva da praça seca.

Figura 67 - Perspectiva da fachada da academia.

Figura 68 - Planta térreo.

Figura 69 - Perspectiva do acesso pela Avenida Paulista.

Figura 70 - Perspectiva do acesso pela Rua Pamplona.

Figura 71 - Planta primeiro pavimento (+3.00).

Figura 72 - Isométrica apresentando opções de ocupação da sala multiuso.

Figura 73 - (a) Isométrica da ocupação do auditório fechado. (b) Isométrica da ocupação do auditório aberto.

Figura 74 - Perspectiva da sala multiuso.

Figura 75 - Perspectiva do auditório.

Figura 76 - Planta Segundo Pavimento.

Figura 77 - Perspectiva do Mirante.

Figura 78 - Perspectiva Comedoria.

Figura 79 - Corte esquemático apresentando a disposição das tipologias.

Figura 80 - Corte esquemático apresentando a disposição das tipologias M com a

circulação.

Figura 81 - (a) Setorização do pavimento tipo ímpar. (b) Setorização do pavimento tipo par.

Figura 82 - Tabela de possibilidades de ocupações das salas.

Figura 83 - Planta Terceiro, Quinto Pavimento (ímpar).

Figura 84 - Planta Sétimo, Nono Pavimento (ímpar).

Figura 85 - Planta Quarto, Sexto Pavimento (par).

Figura 86 - Planta Oitavo, Décimo Pavimento (par).

Figura 87 - (a, b, c) Isométrica dos tipos de ocupação do salão.

Figura 88 - (a, b, c) Isométrica da tipologia P, M e G.

Figura 89 - Planta Praça D’água.

Figura 90 - Planta Cobertura.

Figura 91 - Isométrica de usos da Praça D’Água.

Figura 92 - Perspectiva dos Ejetores d’água.

Figura 93 - Perspectiva da Piscina.

Figura 94 - Corte A.

Figura 95 - Corte B.

Figura 96 - Corte C.

Figura 97 - Corte D.

Figura 98 - Perspectiva da esquina com a proposta.

Figura 99 - (a, b, c) Diagrama da concepção das floreiras desenvolvidas no grasshopper.

Figura 100 - (a, b) Diagrama da quantidade de horas de sol nas fachadas antes e após a inserção das floreiras.

Figura 101 - Isométrica das sombras resultantes da volumetria das floreiras.

Figura 102 - (a, b, c, d, e, f) Estudo de sombra no período das 08, 10, 12, 14, 16 e 18 hrs.

Figura 103 - Tabela de das espécies selecionadas e distribuição por floreiras.

Figura 104 - Tabela de imagens das espécies selecionadas.

Figura 105 - Elevação das floreiras P, M, G, GG, mostrando a volumetria das espécies selecionadas.

LISTAS DE ABREVIATURAS E SIGLAS

AE Algoritmo evolutivo

AG Algoritmo genético

AEC Arquitetura, engenharia e construção

CE Computação evolutiva

CAD Projeto auxiliado por computador

CAAD Projeto arquitetônico auxiliado por computador

CAM Fabricação auxiliada por computador

MP Modelagem paramétrica

NURBS Non uniform rational basis spline

INTRODUÇÃO

O algoritmo evolutivo é um sistema generativo baseado na teoria da evolução de Darwin, tendo como principal função solucionar problemas de grandes complexidades que envolvem múltiplos parâmetros correlatos (MARTINO, 2015). Com isso, o sistema evolutivo aprende com os objetivos determinados pelo operador do software via parâmetros e sugere inúmeros resultados que satisfaçam ou aproximam-se de uma solução mais otimizada que atende todas as variáveis programadas. O campo da construção civil é um espaço apropriado para o uso do sistema evolutivo, dado que, o desenvolvimento do projeto arquitetônico é volátil, havendo diversas variáveis, que são referentes ao sítio, normas e legislações, características bioclimáticas dentre outras. Todas essas variáveis são consideradas no projeto, por isso, o uso de algoritmos evolutivos multiobjetivos torna-se propício para essa situação, posto que, ele é capaz de mediar esses aspectos que estão ligados ao projeto de arquitetura e retornar propostas que estarão de acordo com os critérios estipulados pelo projetista. No entanto, o emprego do AE no setor da AEC extrapola o conceito de resolução de problemas, com essa ferramenta digital é possível expandir o campo de exploração formal do arquiteto, ampliando o escopo criativo do projetista. Dessa forma, as ferramentas digitais tornam-se um grande potencial de exploração, resolução e aprendizado para o arquiteto, ampliando seu campo de atuação, possibilitando atuar criticamente e expressivamente as formas derivadas do meio computacional.

OBJETIVO

O seguinte trabalho tem como finalidade abordar os métodos computacionais aplicados no processo de concepção de um edifício de uso misto, utilizando como ferramenta algoritmos evolutivos multiobjetivos para a obtenção de soluções mais eficientes de acordo com os parâmetros que serão atribuídos na análise. Desse modo, pretende-se demonstrar que a inclusão de métodos computacionais na produção de projeto arquitetônico pode beneficiar qualitativa e quantitativamente a edificação que será produzida, acarretando em um processo otimizado e criativo.

METODOLOGIA

Para a elaboração da pesquisa foi feita uma investigação de como os métodos evolutivos poderiam beneficiar o setor da AEC, para isso o estudo foi estruturado em três partes. Na primeira parte foi feita pesquisa bibliográfica traçando uma linha histórica do surgimento ferramentas digitais e sua incorporação no método de projeto arquitetônico, em seguida, a pesquisa discorre sobre quais discussões estão surgindo no campo teórico da arquitetura e como o emprego das ferramentas paramétricas impulsionaram o desenvolvimento técnico-construtivo e possibilitaram uma investigação formal desprendendo-se das geometrias euclidianas. Na segunda parte foi realizado um estudo de caso do projeto The Valley do escritório MVRDV, com o propósito de investigar os conceitos que permeiam a produção do escritório e que foram utilizados no projeto, posteriormente, foi abordado a aplicação das ferramentas paramétricas na produção do The Valley, analisando quais parâmetros foram determinantes para as etapas de projeto, destacando os procedimentos empregados via software para a obtenção dos resultados. A terceira etapa é a aplicação da pesquisa realizada nas etapas anteriores, no qual será concebido um sistema de algoritmo evolutivo que concederá resultados de implantação, posto isso, serão captados dados físicos, legislativos e climáticos que incidem no lote. Por fim, com base nos resultados obtidos nas análises, será desenvolvido um projeto de edifício de uso misto que objetiva-se retomar a discussão do emprego do algoritmo evolutivo de maneira prática.

MÉTODO FORMA ALGORITMO EVOLUTIVO

THE VALLEY PROJETO CONSIDERAÇÕES FINAIS

Para um projetista alcançar o resultado final de um produto, ocorre uma série de etapas de desenvolvimento em busca de uma solução ideal para cada tipo de situação. No caso da arquitetura o produto final desenvolvido é a edificação, e neste processo está intrínseco variáveis que combinadas entre si formam diversos resultados advindos do mesmo ponto de partida. Posto isso, os projetistas, desenvolveram e aprimoraram no decorrer da história métodos de projeto, que segundo Munari (1981, p.10)” método de projeto não é mais do que uma série de operações necessárias, dispostas em ordem lógica, ditada pela experiência. Seu objetivo é o de atingir o melhor resultado em menor esforço”. Sendo assim, o método de projeto é um procedimento de simplificação e otimização das etapas em questão de custo, tempo e montagem, e para o projetista, o método torna-se um modo de aprendizagem cumulativo, uma vez que, cada projeto é composto por variáveis únicas que necessitam de soluções particulares, isto é, ocorre uma busca por parâmetros que solucionam novas variáveis modificando e aperfeiçoando a metodologia empregada. No entanto, a utilização de um método no processo de projetar é julgado erroneamente como uma racionalização do mesmo, prejudicando a qualidade, personalidade e criatividade do projeto, dado que, o público no geral, principalmente na área da arquitetura e construção civil, valorizam o aspecto “artesanal” de desenvolvimento do projeto a partir de técnicas e ferramentas manuais, como afirma Munari:

[..] o público em geral é mais propenso a valorizar o “enorme trabalho” manual despendido na realização de algo complicado do que a reconhecer o “enorme trabalho” mental que se despende a simplificar, uma vez que este, no final, não se vê. (1981, p.127).

Em resumo, o modo de projetar vem sendo discutido e aperfeiçoado aliado aos avanços tecnológicos, desde a Antiguidade onde as informações das etapas de construção eram passadas verbalmente, progredindo com o advindo da perspectiva e desenhos das edificações no período Renascentista, e por fim, o século XX proporcionou um avanço tecnológico advindo do período armamentista, possibilitando avanços em pesquisas e técnicas que revolucionaram o modo como projetamos atualmente (BATISTA, 2010; MARTINO 2015).

1.1 SURGIMENTO DE NOVAS METODOLOGIAS NO PÓS GUERRA

As primeiras iniciativas de promover um debate acerca do método de projeto surgiram na década de 50 em um contexto pós Segunda Guerra Mundial, no qual os países estavam passando por um processo de reorganização e renovação política, econômica e social, viabilizando recursos técnicos e tecnológicos que propiciaram uma pesquisa ampla no campo da arquitetura, engenharia e construção (AEC) acerca do método de projeto associado a tecnologias emergentes. Nesse cenário surge a necessidade de entender o processo projetual de forma racional e objetiva, portanto, formaram-se grupos de pesquisa que desenvolveram técnicas sobre metodologias baseadas na tomada de decisão, e sua aplicação se daria na solução de problemas advindos do período pós-guerra (BATISTA, 2010). A repercussão do debate acerca do método sucede-se a década seguinte através de conferências que deram origem ao movimento chamado Design Methods, posto isso, as discussões referentes a forma de projetar pairavam segundo Matino:

[..] a necessidade de uma sistematização que permitisse compreender melhor os processos mentais adotados pelos arquitetos e a possibilidade de fazer análise em cada fase do processo de projeto, o que possibilitaria exercer um maior controle sobre todo o processo projetual e identificar as possíveis incongruências (JONES, 1992; ANDRADE et al, 2011). (2015, p.3)

Essa primeira fase da pesquisa sobre métodos de projeto, definida por Horst Rittel, é marcada “[..] pela utilização de modelos, matrizes e diagramas matemáticos que poderiam ser transformados em linguagem de computador e promover a automatização do projeto.” (BATISTA, 2010, p.37). Isto é, os primeiros cientistas estavam preocupados em sistematizar o método com o intuito compartilhar os conhecimentos da concepção de projeto com os demais indivíduos que participam deste processo. Contudo, o projeto no campo da AEC é constituído por diversas variáveis que necessitam ser ponderadas, visto que, em algumas situações as variáveis são contraditórias, corroborando com a dificuldade na solução do problema. Embora essa primeira tentativa de elaboração de metodologias baseadas em linguagem computacional tenha tornado o processo mais rígido, elas foram precursoras para repensar a metodologia de projeto arquitetônico

tradicional e experimentar novos mecanismos de desenvolvimento projetual assistidos pelo computador (CAD). A partir deste avanço surge um novo questionamento de qual o escopo e o envolvimento exato que o computador iria desempenhar no projeto arquitetônico (TERZIDIS, 2006), e segundo Batista:

Serviram, também, de alerta para que os projetistas refletissem sobre novas possibilidades de projeto e sobre a tendência de tornar o processo concentrado em apenas uma pessoa, onde a primeira idéia gerada é desenvolvida sem a possibilidade de discussão com outros agentes envolvidos. (2010, p.38)

1.2 SISTEMA GENERATIVO, INTRODUÇÃO DA LÓGICA ALGORÍTMICA NO PROCESSO DE PROJETO

Em 1963 o estudante Ivan Sutherland desenvolve o Sketchpad em sua tese, que posteriormente seria considerado o primeiro sistema CAD (computeraided design ou projeto auxiliado por computador), o Sketchpad tornaria-se a primeira ferramenta que estabelece uma relação entre humano-computador na área de AEC, uma vez que, o sistema fornecia uma interface mais prática para o projetista desenhar, descartando a necessidade de manipulação de códigos nos terminais (MITCHELL, 1994; DIGIANDOMENICO, 2019). As potencialidades do sistema CAD apresentados por Sutherland, relacionadas ao desenho bidimensional e tridimensional, seriam explorados na área da arquitetura e engenharia até o momento, visto que, os projetos eram desenvolvidos por ferramentas tradicionais no meio físico em um contexto no qual estavam sendo exploradas as possibilidades do computador como uma ferramenta digital para modernizar e otimizar o processo projetual (BRAIDA, 2017). Ou seja, o sistema CAD expressou-se como uma atualização do método arquitetônico tradicional renascentista, no qual o objeto arquitetônico era representado por desenhos a mão reproduzindo o que seria construído posteriormente. Esta atualização do desenho a mão para o meio digital contribuiu para a popularização de inúmeros softwares CAD que atualmente representam uma grande parcela do mercado da arquitetura e engenharia, e apesar do sistema representar naquele momento um progresso da incorporação das ferramentas digitais no campo da arquitetura, o mesmo não usufrui das potencialidades do computador para a resolução de determinados problemas no processo de concepção, de acordo com Batista:

Embora seduzam pela simplicidade de uso e rapidez, desencadeiam uma tendência obsessiva pelo aumento da produtividade e racionalização do método. Essa busca compromete todo o trabalho porque acelera o processo criativo, avançando para etapas posteriores focadas somente na representação do prédio, de forma automática, sem que a idéia inicial ou a compreensão plena do projeto tenha sido ainda amadurecida. (2010, p.32)

Concomitantemente ao surgimento do primeiro sistema CAD, o professor pesquisador da Universidade da Califórnia Berkeley, Horst Rittel formulou uma teoria que aborda os problemas de difícil solução ou problemas perniciosos (wicked problems), são problemas constituídos de diversas variáveis que geralmente são contraditórias, e por essa razão não apresentam uma solução bem definida (MARTINO, 2015). Os problemas perniciosos estão presentes com frequência nas etapas de desenvolvimento de projeto, uma vez que a solução e a formulação dos problemas nessa situação dependem das decisões do projetista, que por sua vez não são objetivas e exatas. Para solucionar esse tipo de problema pernicioso, Rittel elaborou um método constituído de duas fases: a primeira fase está relacionada com a estruturação do problema, na qual ocorre uma análise e categorização de elementos que constitui o problema para o desenvolvimento da melhor solução de acordo com os dados obtidos. A segunda fase trata-se da combinação dos diversos elementos obtidos na primeira fase, isto é, será ponderado todos os elementos na tentativa de obter um resultado

Figura 01: Ivan Sutherland demonstrando o Sketchpad. Martino (2015).

ideal que beneficia as diferentes variáveis constituintes do problema pernicioso. A partir da abordagem desenvolvida por Rittel, as discussões referentes ao método projetual pautaram-se de tratar o processo de projeto como um processo de solução de problemas. Diante deste panorama, destaca-se MItchell (1975) que elaborou o texto The theoretical foundation of computer-aided architectural design, no qual ele discute o método de projeto, segundo Martino:

[...] a partir de um enfoque na própria definição do problema, a solução deste será um comportamento intencional orientado por metas, ou seja, um sistema operativo. Se o problema corresponde à obtenção de algum objeto existente, o procedimento torna-se simples, pois a solução consiste apenas na seleção do melhor candidato e na verificação do atendimento às necessidades desejadas. Caso contrário, na inexistência do objeto, é necessário definir como as soluções potenciais poderão ser produzidas, criando sistemas gerativos ou generativos, capazes de gerar uma variedade de soluções potenciais. (2015 p.80)

Na mesma obra, Mitchell prossegue com a discussão de quais aplicações seriam designadas para o computador além da representação e como esta ferramenta seria operada na elaboração do projeto, escrevendo sobre o surgimento e as aplicações do CAAD, o termo computer-aided architectural design ou projeto arquitetônico auxiliado por computador, a expressão diz respeito ao uso do computador para obter excelência na arquitetura através de aplicações exploratórias, sem objetivar apenas a otimização do processo de projeto (BRAIDA, 2017). Complementar ao conceito de CAAD, Mitchell (1975) aborda outros termos referentes ao uso do computador, introduzindo o método de sistema generativo, no qual o projetista determina a definição de um método que “possibilite resolver problemas semelhantes em diferentes contextos e com características ligeiramente distintas” (CELANI, 2013, p.24). Isto é, o método generativo está diretamente relacionado com a abordagem dos problemas perniciosos definidos por Rittel, pois a concepção do sistema generativo requer a compreensão e definição do problema que “pode ser operado para produzir uma variedade de soluções potenciais” (MITCHELL, 1975, p.128), ou seja, essa capacidade exploratória do método generativo beneficia o projetista na busca de soluções ideias para os problemas perniciosos (Figura 2a) podendo ser aplicado em três situações de acordo com (CELANI;VAZ;PUPO, 2013):

(1) Otimização de soluções de problemas: em certos problemas de projeto os critérios são bem definidos, mas não existe nenhum método direto para encontrar uma solução, por isso é necessário gerar e testar todas as possibilidades, de modo a encontrar a melhor alternativa.

(2) Geração de famílias de objetos: em certas situações busca-se um grande número de soluções similares, contudo apresentando algumas diferenças. Este tipo de problema é muito comum em design industrial, e pode ocorrer também na Arquitetura, por exemplo, na concepção de peças pré-fabricadas para a construção.

(3) Exploração: quando há um problema de projeto cujos critérios de solução estão mal definidos é importante buscar diferentes possibilidades de modo a avaliar os seus prós e contras, a fim de encontrar uma solução satisfatória, ou o melhor equilíbrio possível.

Essas três situações denotam as possibilidades que o método generativo fornece para o projetista, onde a primeira situação propõe atender determinados parâmetros previamente definidos, a segunda e a terceira almejam a resolução de maneira exploratória e criativa, elaborando um espaço de soluções possíveis (Figura 2b) para a resolver o problema. Esse espaço de soluções é composto por soluções insatisfatórias(I), dentro desse conjunto há um subconjunto de soluções satisfatórias (S), e dentro deste há outro subconjunto menor de soluções boas (B). É possível conter um processo avaliativo no sistema generativo que irá definir qual solução é ideal ou não de acordo com as circunstâncias que serão definidas de acordo com o critério do operador, este tipo de avaliação e tomada de decisão ocorre no sistema de algoritmo evolutivo (CELANI, 2013).

Figura 02(a): Comparação entre o método tradicional de projeto, na parte superior, e o método no sistema generativo na parte inferior. (b): Diagrama do espaço de soluções e as relações entre soluções boas (B), satisfatórias (S) e insatisfatórias (I). Martino (2015).

Posto isso, a estruturação e o processamento de dados do sistema generativo operam, de maneira geral, a partir de regras ou procedimentos algorítmicos. O algoritmo é um mecanismo de solução de problemas em um número finito de etapas, objetivando a obtenção de resultados previsíveis ou não, uma vez que, há tipos de algoritmos que induzem o operador a explorar os resultados atingidos a partir de um conjunto de variáveis ou etapas que compõem o problema (TERZIDIS, 2006). Apesar do termo algoritmo estar associado com a ciência da computação, o uso da lógica algorítmica precede a introdução dos meios digitais no campo da arquitetura, constata-se nos tratados de arquitetura do Renascimento relacionados as proporções ideais das edificações, o uso de expressões condicionais “se” e “então” típicas nos algoritmos (BRAIDA, 2017). Atualmente, com o advindo do computador nos processos de projeto, o algoritmo associado aos meios digitais têm um papel fundamental de articular o pensamento humano de lógica e criatividade, com a capacidade exploratória e de processamento de dados que o computador possui, dado que, o projetista monitora o desenvolvimento e fornece problemas das etapas projetuais para o algoritmo resolver, e em troca o mesmo devolve soluções previsíveis e imprevisíveis para o arquiteto, estabelecendo uma cambiamento de informações. Sendo assim, o algoritmo funciona como um extensor da mente humana no processo de projetar, e de acordo com Terzidis:

Um algoritmo pode ser visto como um mediador entre a mente humana e o poder de processamento do computador. Essa capacidade de um algoritmo de servir como tradutor pode ser interpretada como bidirecional: seja como um meio de ditar ao computador como resolver o problema, ou como um reflexo de um pensamento humano na forma de um algoritmo. (2006, pág. 33)

Atualmente, o sistema generativo extrapola a tarefa exclusiva de resolução de problemas, os arquitetos e designers utilizam o modelo generativo de forma associativa, permitindo a interatividade do projetista, modificando parâmetros e subprocessos que compõem o desenho (OXMAN, 2005).

O manuseio dos parâmetros ocorre a partir de um processo denominado “parametrização”, que representa a tradução das variáveis do projeto para o modelo associativo no ambiente digital através de scripts dentro de softwares que operam baseados em linguagem de programação visual (Grasshopper3d, Dynamo, dentre outros), possibilitando o tateamento dos parâmetros de acordo com a decisão do projetista, este movimento de tradução e manipulação dos parâmetros constituem a modelagem paramétrica (MP).

Dessa forma, os recursos obtidos com o avanço na área da computação influenciou no desenvolvimento de pesquisas e novas aplicações de tecnologias nos processos projetuais no campo da AEC, permitindo explorar as ferramentas digitais para além da representação do projeto, viabilizando o uso do computador como uma ferramenta exploratória de soluções agregando mais informações e complexidades, derivando em um projeto mais responsivo às exigências que tangem o contexto, programa e o aspecto formal do projeto (OXMAN apud. MITCHELL, 2005). No entanto, no momento atual o uso dos meios digitais no exercício da arquitetura resume-se majoritariamente em técnicas de representação e reprodução dos produtos, operando de maneira ínfima o computador, considerando a gama de possibilidades que a ferramenta pode fornecer, somado sistema generativo, para a obtenção de resultados responsivos, otimização das etapas, soluções de problemas e a parametrização das variáveis.

Figura 03: Vista do Software Grasshopper3d exibindo um script que gera protótipos de treliças. Elaborada pelo autor.

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MÉTODO FORMA ALGORITMO EVOLUTIVO

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THE VALLEY PROJETO CONSIDERAÇÕES FINAIS

O período pós-guerra corroborou em um avanço exponencial da tecnologia e comunicação que atingiu todos os setores produtivos, principalmente a área da AEC como foi abordado no capítulo anterior. Por outro lado, a Europa estava passando por um período de ostracismo econômico em razão da necessidade de reconstrução dos países, essa crise alavancou um processo gradativo de transição nas bases produtivas dos estados ricos do globo entre 1972 e 1973, no qual o modo de produção de bens passou de um processo industrial fordista baseado na acumulação do capital, para um processo de produção de produtos específicos em nichos de mercado (WISNIK, 2012). Embora essa mudança de perspectiva tenha afetado principalmente o modus operandi do sistema capitalista industrial, esta transição reverberou na esfera cultural, social e ambiental dos estados, ocasionando uma derrocada da atuação do Estado e a ascensão de práticas neoliberais, resultando mercado mais competitivo, dado que, é nesse momento que há o crescimento e propagação das multinacionais e suas filiais pelo globo, resultando na descentralização do trabalho para outros países. Com essa mudança do modo de produção das mercadorias, o capitalismo tardio aprimorou processo industrial baseado na lógica fordista para uma valorização imaterial dos produtos, isto é, o que se destaca no produto no momento são as estratégias de marketing e design que são responsáveis por desenvolver uma iconicidade e valorização da marca que será agregada nos produtos da empresa (ARANTES, 2012). Portanto, a arquitetura insere-se dentro desse contexto como uma ferramenta de valorização da iconicidade imagética das marcas, promovendo uma identidade única que será traduzida para a experiência exclusiva de consumo dos produtos. Nesse sentido, os arquitetos do star system são contratados para designar essa ultravalorização da imagem das marcas, projetando obras que libertam-se do rigor formalista das geometrias euclidianas, uma vez que, os projetistas apropriam-se de softwares de outros setores da indústria, possibilitando o cálculo e fabricação de superfícies curvilíneas, conhecida como geometrias NURBS. NURBS é uma abreviação para o termo non uniform rational basis spline, que representa uma descrição matemática de modelagem que calcula curvas e superfícies paramétricas, permitindo uma maior flexibilidade e precisão para o

¹CAM tratase do termo computer-aided manufacturing, traduzindo para fabricação auxiliada por computador, isto é, na própria terminologia sugere que o termo trata da fabricação digital associado com processos computacionais, posto isso, é comum o uso do termo CAD/CAM. Os programas CAD/ CAM traduzem os arquivos de desenho para um arquivo de produção que irá realizar a prototipagem do modelo.

projetista. Atualmente o uso das geometrias NURBS está associado à computação gráfica e o desenho assistido por computador, no entanto, esse conceito surge no setor automobilístico entre a década de 60 e 70, através da pesquisa do engenheiro da Renault, Pierre Bézier (BRAIDA, 2017). A introdução das geometrias NURBS nos setores industriais possibilitou o desprendimento das geometrias regulares que eram usualmente utilizadas, beneficiando toda a cadeia de produção que incorporou as primeiras máquinas CAD/CAM¹ que eram capazes de realizar a leitura e fabricação de superfícies curvilíneas e contínuas com eficiência. Esse desprendimento da geometria euclidiana racional, beneficiado pela tecnologia da indústria e associado ao investimento das grandes multinacionais, ampliou o campo de exploração formal dos arquitetos, possibilitando que eles alcancem uma sofisticação técnico-formal que ultrapassa a produção modernista até então construída. Portanto, os projetistas foram capazes de elaborar formas desconstruídas, retorcidas, polimorfas e liquefeitas, superando as restrições de gravidade e resistência dos materiais que até então eram fatores determinantes para a produção das obras, projetando edifícios que exploram novas formas baseados no uso de softwares paramétricos de modelagem e prototipagem. Um exemplo pioneiro do uso das novas tecnologias no campo da AEC é o projeto do Museu Bilbao Guggenheim (1992) do arquiteto Frank Gehry, embora seja bastante criticado pela composição das formas idiossincráticas da fachada e por ser um projeto midiático, o emprego do programa paramétrico CATIA (computer-aided three-dimensional interactive application) advindo da indústria aeronáutica e automotiva, proporcionou geração de formas contínuas e suaves de chapas de titânio, facilitando o processo de

fabricação que seria impossível de ser executado manualmente. Dessa forma, apesar da obra de Gehry haver controvérsias relacionadas às resoluções projetuais e compositivas, ela expande a discussão sobre o uso das novas tecnologias para concepção formal do projeto, a qual repercutiu em outras obras que surgiram posteriormente ao seu sucesso, como afirma Celani:

Costumo dizer a meus alunos que eles podem amar ou odiar o Guggenheim de Bilbao, isso não importa muito, mas não podem ignorar que esse edifício marca a aplicação em larga escala, na arquitetura, de técnicas de produção ligadas à terceira revolução industrial. (2018, p.11)

Figura 04: Museu Guggenheim de Bilbao, Gehry Partners (1997). Archdaily (2022).

2.1 O PROJETO COLABORATIVO

A viabilidade da aplicação das geometrias não euclidianas via sistemas CAD integrado com sistemas CAM, proporcionou o desenho e construção de formas curvilíneas de alta complexidade até então inéditas no âmbito da construção civil, que por sua vez, marcou um processo de transição no setor da AEC de métodos e dos recursos tradicionais, para um desenvolvimento de projeto baseado nos recursos computacionais, “[..] estaríamos, então, diante de uma nova tendência que nos permitiria falar, em “Arquitetura Digital”, no sentido de uma metodologia inédita, baseada num corpo teórico exclusivo, cultural e prático, apoiado em novas tecnologias e capaz de produzir uma categoria inédita de objetos.” (NARDELLI, 2007, p.30). Para além de fatores que estão relacionados a modelagem e análise do projeto, a tecnologia na construção civil possibilitou uma aproximação entre arquitetos, engenheiros e outros profissionais do setor AEC nas tomadas de decisão do projeto, posto que, a facilidade de comunicação entre as disciplinas gerou um fluxo de trabalho mais integrado, no qual os dados entre elas são cambiáveis de maneira mais prática, contribuindo para um processo compartilhado e complexo em informações (HOLZER, 2010). Destaca-se a atuação do engenheiro na concepção projetual, uma vez que, sua contribuição desde as primeiras etapas elaborando o projeto estrutural otimizado utilizando as ferramentas paramétricas, possibilita um aprimoramento na concepção conceitual do projeto arquitetônico, adicionando no início considerações referentes à tecnologia e soluções que será empregada quanto a materialização do conceito estabelecido pelo arquiteto, portanto a representação digital gera um ambiente compartilhado no qual os arquitetos e engenheiros podem colaborar simultaneamente. Embora a utilização dos sistemas paramétricos no projeto tenha viabilizado uma exploração formal de geometrias complexas, a representação digital do projeto é abstrata para sua construção, é necessári uma etapa de racionalização dos modelos digitais desenvolvidos de modo que viabilize a execução do projeto. Mangelsdorf define quatro tipos de abordagem para a geração de formas geometricamente complexas: FormFinding, Simple Mathematical Geometry, Free Form e Hybrid Approaches.

2.1.1 FORM-FINDING

Essa categoria refere-se a estruturas de tensão e ou compressão duplamente curvadas, essas superfícies são moldadas a partir das condições do seu contorno, um exemplo dessa categoria são as obras que empregam as tensoestruturas no projeto.

2.1.2 SIMPLE MATHEMATICAL GEOMETRY

O segundo grupo trata-se de estruturas complexas que são derivadas de geometrias simples (cubos, esferas, cilindros, dentre outros), essas geometrias ficam evidentes através da sua repetição em certos elementos arquitetônicos.

Figura 05: Estádio Olímpico de Munique, Behnisch and Partners & Frei Otto (1972). Archdaily (2022).

Figura 06: New Art Museum, SANAA (2007). Archdaily (2022).

2.1.3 FREE FORM

No terceiro tópico as formas livres destinam-se aos projetos arquitetônicos que não possuem nenhuma restrição física e geométrica, possibilitando uma flexibilidade quanto a exploração formal do projeto, necessitando de soluções estruturais mais complexas.

2.1.4 HYBRID APPROACHES

Por fim, a última categoria, abordagens híbridas, agrega conceitos das três categorias anteriores, integrando na concepção formal do projeto arquitetônico conceitos estruturais da engenharia e sua a fabricação.

Figura 07: Sede da empresa BEEAH, Zaha Hadid Architects. Archdaily (2022).

Figura 08: Centre Pompidou-Metz, Shigeru Ban Architects (2010). Archdaily (2022).

2.2 EXPLORAÇÃO FORMAL

A geometria constitui-se como uma disciplina fundamental no processo de projeto arquitetônico, principalmente quando se trata das geometrias descritivas que sempre foram utilizadas como base para determinar composições e regras na representação de desenhos arquitetônicos, essa lógica é perpetuada e traduzida nos primeiros sistemas CAD, objetivando rapidez no desenvolvimento dos desenhos no meio digital (OXMAN, 2010). Com o surgimento das formas livres derivadas das NURBS e o emprego da modelagem paramétrica, o processo de geração de formas torna-se mais prático com o uso do computador, executando procedimentos que ampliam a gama de resultados comparado com o mesmo procedimento sendo realizado manualmente. Dentro deste panorama da aplicação das novas tecnologias na arquitetura, surgem pesquisas teóricas sobre o uso de métodos computacionais na exploração de sistemas formais que consequentemente englobam conceitos que são externos à disciplina da arquitetura (principalmente da área da computação e biologia), acarretando o surgimento de novos métodos de exploração formal como a blob, dobra, fractais, geometrias topológicas, dentre outras (TERZIDIS, 2004). Dessa forma, as ferramentas digitais tornam-se um grande potencial de exploração formal infinito de possibilidades, ampliando o campo de atuação do arquiteto no qual ele pode atuar criticamente e expressivamente as formas derivadas do meio computacional, como afirma Terzidis:

Mais do que nunca, através do uso de ferramentas computacionais e técnicas de fabricação, a arquitetura encontra-se em condições de redescobrir e desafiar seus valores tradicionais. Os arquitetos são apresentados a ferramentas que lhes permitem manipular a ordem geral e a organização de seus edifícios, substituindo assim um único projeto por uma variedade de projetos. A criação de um edifício não decorre da colocação de elementos individuais, mas da ordenação de sistemas formais. (2004, p.61).

A medida que as ferramentas digitais são incorporadas cada vez mais no setor da AEC, surge um novo impasse no projeto arquitetônico, que é a compatibilização da lógica do pensamento humano com a lógica computacional. Para os arquitetos que enxergam o projeto a partir de uma visão humanista, o exercício projetual é visto sob a ótica de uma atividade de alto nível intelectual baseado em experiências empíricas, na criatividade, escolha e interpretação. Porém, a

capacidade humana limita-se em calcular dados complexos e um grande volume de informações, restrições essas que o computador não sofre, apesar da máquina não ter capacidade interpretativa e sensível ela opera sob uma lógica racional, organizacional e metódica, sendo eficiente para cálculos e análises. Dessa forma, a lógica computacional é complementar a mentalidade humana, sendo capaz de configurar-se como uma ferramenta catalisadora para exploração formal e solucionadora de problemas nos processos arquitetônicos, conceitos que foram incorporados à discussão teórica da arquitetura, como o uso do algoritmo evolutivo, são aplicáveis e exploráveis com os métodos computacionais, portanto, essa união entre o computador e o projetista proporciona um ambiente que integra a teoria e prática do projeto arquitetônico (TERZIDIS, 2004).

Figura 09: Explorações formais através do computador complementando criatividade humana. Terzidis (2004).

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MÉTODO FORMA ALGORITMO EVOLUTIVO

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THE VALLEY PROJETO CONSIDERAÇÕES FINAIS

O advento da computação no campo da AEC possibilitou avanços no modo de conceber o projeto, provocando mudanças nas suas etapas que estão cada vez mais atreladas às tecnologias digitais, possibilitando projetos mais complexos em seu aspecto formal e qualidade de construção. Este panorama de novos recursos acessíveis ocasionou o enriquecimento do processo criativo do projetista, uma vez que, os arquitetos e designer experimentaram novos recursos, explorando as tecnologias emergentes no processo projetual. Portanto, a evolução das máquinas expressou um avanço da forma de percepção humana e de seus sentidos, garantindo uma melhor capacidade de resolução de problemas e tomadas de decisão a partir de simulações desenvolvidas no meio digital (MARTINO, 2015). Diante desse contexto, surgem os algoritmos evolutivos (AE) como resultado de pesquisas na área da computação evolutiva (CE), portanto os AE são “um conjunto de métodos que apresentam como características mecanismos evolutivos que tem como referência aqueles encontrados na natureza e que possibilitam a auto-organização e o comportamento adaptativo (BITTENCOURT, 1996).” (MARTINO, 2015, p.42). O algoritmo evolutivo é formado por múltiplos métodos que utilizam como referência os mecanismos evolutivos naturais, os principais são o Algoritmo Genético (AG), Estratégia Evolutiva (ES) e a Programação Evolutiva (EP) (MARTINO, 2015). O AG foi desenvolvido entre a década de 60 e 70 por John Holland, com o intuito de estudar e utilizar os fenômenos adaptativos da teoria de Darwin no meio digital como um mecanismo de aprendizagem, resolução e otimização de problemas, dado que, os métodos que eram utilizados na época eram insuficientes para solucionar múltiplas variáveis com alto nível de complexidade de maneira simultaneamente, isso exigiu a utilização de métodos evolutivos que possuem uma capacidade de processamento de dados superior, utilizando de informações atribuídas no algoritmo para realizar uma busca aleatória-guiada da melhor solução dentro do conjunto gerado pelo AG. Neste primeiro momento, a interatividade de quem estava operando o algoritmo era irrelevante, uma vez que, as pesquisas de AE’s estavam concentradas em desenvolver métodos com melhor desempenho de resolução de problemas e maior capacidade de dados. Porém, com a introdução do AG nos processos de projeto confirmou que o entrosamento entre o algoritmo e projetista tornam-se essenciais para o desenvolvimento projetual (MARTINO, 2015; OXMAN, 2016), sendo utilizado para otimização de estruturas, simulações de condições climáticas, explorações formais, dentre outras variáveis de projeto que podem ser analisadas.

3.1 COMPONENTES DO ALGORITMO GENÉTICO

Por usufruir das bases teóricas das ideias evolucionista darwinista e neodarwinistas, as pesquisas no campo da CE estudaram os processos evolutivos naturais e quais mecanismos atuam para a ocorrência do mesmo, desfrutando dos conceitos propostos para o desenvolvimento de modelos artificiais que simulam a seleção natural no meio digital. Sendo assim, os componentes que compõem os AG’s são as representações dos indivíduos, a população, operadores de diversidade, operadores de avaliação e seleção e a quantidade de gerações (GABRIEL, 2008; MARTINO, 2015; RIDLEY, 1996).

3.1.1 REPRESENTAÇÃO

A representação é o primeiro conceito a ser tratado, visto que ele corresponde às características que definem o indivíduo que será abordado no AG. Realizando um paralelo com os seres vivos, seria similar à codificação genética, no que tange a utilização de caracteres e números que representam as informações do desenvolvimento e funcionamento dos mesmos, sendo assim, no processo projetual essas informações estão comumente ligadas às dimensões das geometrias e a sua localização espacial (MARTINO, 2015). A representação

Figura 10: Explorações de variações morfológicas da Willis Towers e seu contexto urbano em Chicago de acordo com os objetivos de maximização da conectividade e minimização das áreas de sombreamento. EmTech (2022).

dos indivíduos no AG é formada por componentes que são imputados valores mínimos e máximos de modo paramétrico, estabelecendo uma relação geométrica que corresponde à estrutura base do projeto que será analisado no algoritmo (OXMAN, 2010). Por se apropriar dos conceitos da genética, a área da CE utiliza de termos comuns desse campo, como afirma Martino:

No lado onde se contextualiza o problema original, ou seja, o espaço fenotípico, os termos utilizados para denominar as soluções ou pontos no espaço de soluções são soluções candidatas, fenótipos ou indivíduos. No espaço onde os algoritmos evolutivos agem, ou seja, o espaço genotípico, os termos adotados são genótipos, cromossomos ou indivíduos (DAWKINS, 2001; EIBEN; SMITH, 2010).(2015, p.52.

Figura 11: Exemplo de codificação de indivíduos e sua representação em códigos genéticos. Martino (2015).

A população é constituída por um conjunto de soluções que formam uma geração de indivíduos. Por se tratar de um procedimento de busca aleatórioguiado, as primeiras populações do AG são formadas de maneira randômica, baseado nas regras e parâmetros que constituem o espaço genotípico. Diferente de como ocorre no meio natural, os indivíduos não interagem entre si, cabendo ao algoritmo executar o desenvolvimento das novas gerações, e geralmente, os AG’s utilizam de modelos geracionais, isto é, o operador do algoritmo estabelece um número de indivíduos por geração e ocorre a substituição de todos os indivíduos na próxima geração. No entanto, há casos de indivíduos que destacam-se por sua estrutura cromossômica, possibilitando o operador do AG em mantê-lo para desenvolver a próxima geração e aumentar o grau de mutação, esses indivíduos são denominados elites.

3.1.2 POPULAÇÃO

A população é constituída por um conjunto de soluções que formam uma geração de indivíduos. Por se tratar de um procedimento de busca aleatório-guiado, as primeiras populações do AG são formadas de maneira randômica, baseado nas regras e parâmetros que constituem o espaço genotípico. Diferente de como ocorre no meio natural, os indivíduos não interagem entre si, cabendo ao algoritmo executar o desenvolvimento das novas gerações, e geralmente, os AG’s utilizam de modelos geracionais, isto é, o operador do algoritmo estabelece um número de indivíduos por geração e ocorre a substituição de todos os indivíduos na próxima geração. No entanto, há casos de indivíduos que destacam-se por sua estrutura cromossômica, possibilitando o operador do AG em mantêlo para desenvolver a próxima geração e aumentar o grau de mutação, esses indivíduos são denominados elites.

3.1.3 OPERADORES DE DIVERSIDADE, MUTAÇÃO E RECOMBINAÇÃO GENÉTICA

Esses operadores são responsáveis pela variabilidade dos indivíduos nas populações, acarretando em mais alternativas no espaço de soluções do AG, são estes os responsáveis “pelos saltos que ocorrem no campo de soluções de um pico para outro, contribuindo para uma varredura em busca das melhores soluções (KALLEL et al., 2001).” (MARTINO, 2015, p. 54).

A mutação é um processo que tem a finalidade de aumentar a diversidade genética da população, alterando aleatoriamente a estrutura genética do indivíduo. No AG é empregada a partir de uma taxa de mutação, que estabelece um limite suficiente de variação da população sem perder as características herdadas a partir de cruzamento ou de forma hereditária, geralmente essa taxa

² Quando a recombinação ocorre com apenas dois cromossomos é denominada crossover, na prática é o mesmo procedimento.

é um valor baixo cerca de 1% (GABRIEL, 2008; MARTINO, 2015). De maneira oposta a mutação, a recombinação ou crossover² altera a estrutura genética do indivíduo por partes, demonstrando uma familiaridade com o processo de cruzamento natural, uma vez que, este procedimento mantém a maioria das características dos indivíduos “país”, transferindo-as para os “filhos”.

3.1.4 OPERADORES DE AVALIAÇÃO E SELEÇÃO

Na natureza, o processo de seleção natural opera como um mecanismo de seleção de espécies mais aptas, que adaptaram-se melhor às condições que estão sobrevivendo e perpetuaram a maior quantidade de genes (MARTINO 2015; (FLOREANO; MATTIUSSI, 2008). Esse processo nos algoritmos genéticos ocorre a partir dos operadores de avaliação e seleção, que simulam de maneira mais rápida, selecionando os indivíduos de acordo com o seu desempenho. O operador de avaliação ou fitness function, como o próprio nome denomina, tem a função de avaliar o quão apto os indivíduos estão atendendo os parâmetros e as condições que foram determinadas no algoritmo através de valores específicos e funções matemáticas, por isso, é fundamental que nesta etapa todos os parâmetros que correspondem às restrições e condições no algoritmo sejam indicados para atingir as soluções desejadas. A partir do processo avaliativo, ocorre o processo de seleção dos indivíduos que estão mais habilitados para a perpetuação dos genes, há três tipos de procedimentos de seleção que variam a metodologia como os genótipos são selecionados, são eles: elitismo, roleta e torneio. O elitismo já fora mencionado anteriormente, sendo o procedimento de seleção do genótipo que apresenta

Figura 12(a): Geração de indivíduos a partir do processo de mutação. (b): Geração de indivíduos a partir do processo de recombinação. Martino (2015).

³ Fitness é retratado na área da computação evolutiva como uma nota que os indivíduos recebem de acordo com o seu desempenho no algoritmo genético, isto é, os genes mais aptos têm o fitness maior.

o maior fitness³ dentre os que constituem a geração, ele é selecionado para constituir a próxima geração. O método de roleta seleciona os genes a partir de uma média entre os valores de fitness de todos os indivíduos que compõem a geração, e a partir do resultado uma quantidade “x” de indivíduos definido pelo operador do algoritmo estão aptos para seguir para a próxima geração. Em relação ao elitismo, a roleta gera uma variabilidade maior na população, uma vez que, ocorre uma perpetuação maior de genes para as gerações conseguintes. Por fim, o método de torneio, seleciona indivíduos de maneira randômica e eles competem de acordo com o valor de fitness, este procedimento possibilita uma obtenção de fitness mais altos em um curto período, no entanto, a diversidade das populações são reduzidas.

3.1.5 GERAÇÕES

Todas as etapas que compõem a seleção natural, os operadores de diversidade, avaliação e seleção, ocorrem em um extenso período de tempo. No caso dos AG a duração do processo é definida pelo usuário, a partir de três modos:

(1) por meio de um tempo máximo de processamento computacionais;

(2) número de quantidade de gerações;

(3) atendimento aos objetivos (MARTINO, 2015 apud BENTLEY, 1996). Por se tratar da quantidade de interações que o algoritmo genético vai efetuar durante o procedimento, é necessário que o projetista compreenda quais das três formas é a que mais adequa-se às condições e restrições determinadas no algoritmo, quantidades muito baixas de tempo ou de gerações é possível que as soluções obtidas não são suficientemente boas para atender aos critérios definidos no AG. No entanto, valores muito altos podem comprometer a capacidade de processamento do algoritmo, dependendo da máquina em que está sendo operado.

3.2 A BUSCA DE SOLUÇÕES NO ALGORÍTMO GENÉTICO

Por se tratar de um método de busca e solução de problemas que envolvem um grande nível de complexidade, problemas perniciosos, o AE é uma ferramenta propícia para ser incorporada no processo projetual, dado que, as etapas de projeto são compostas por diversos parâmetros que muitas vezes suas soluções são contraditórias desenvolvendo problemas com um alto grau de complexidade. Com a capacidade de processamento de dados de múltiplas variáveis, os AG’s são capazes de realizar negociações e recombinações dos parâmetros que envolvem o problema pernicioso, elaborando uma séria de soluções que contemplam as restrições e condições do projeto, compondo um “espaço de soluções”. Sendo assim, a capacidade gerar soluções para diversos objetivos caracterizam-no como algoritmo evolutivo multiobjetivo (BENTLEY, 1996; MARTINO 2015). Tradicionalmente, o método de projeto empregado pela maioria dos arquitetos visa o desenvolvimento de apenas uma solução candidata sendo caracterizado como Hill-climbing, no qual ocorre um processo aditivo de informações que sucedem-se nas etapas seguintes de projeto, ocasionalmente ocorrem alterações projetuais que geram novas soluções, porém, por derivar da solução original essas pequenas alterações equiparam-se a proposta preexistente, consequentemente este método limita o aproveitamento do espaço de solução, uma vez que, o projetista explora e desenvolve apenas uma proposta. Em contrapartida, os AG’s por buscarem soluções de maneira aleatório-guiada, permitem uma investigação do espaço de solução de forma mais ampla através dos componentes que os constituem, possibilitando visualização de diversos picos simultaneamente, a comparação dos resultados e identificação de uma solução global que satisfaça os objetivos do projeto (MARTINO 2015; MITCHELL 1999; LIDDEN, 2008). Posto isso, fica confirmado que o AG é um método significativo no processo projetual por produzir boas soluções, possibilitando ao projetista analisar uma vasta quantidade de propostas, previstas e imprevistas, dentro de um espaço de solução de modo mais amplo. Vale ressaltar a importância da determinação clara dos parâmetros de restrições, condições e objetivos do projeto para a obtenção de gerações mais precisas, logo, é fundamental que o projetista tenha conhecimento das bases teóricas da área da CE, uma vez que, os componentes do AG estão relacionados diretamente com os conceitos da evolução natural e a falta dessa compreensão pode restringir a manipulação e a obtenção resultados no algoritmo genético (MARTINO, 2015; BENTLEY, 1999).

a

Hill-Climbing, no qual

demonstra o

possui operadores de diversidade limitando o usuário a apenas um pico. À direita é verificado o método de algoritmo evolutivo, demonstrando que o uso dos operadores possibilita saltos entre os picos de soluções. Martino (2015).

Figura 13: Projeto de AG do Escritório da Autodesk MaRS apresentando as condicionantes projetuais. Autodesk (2017).

Figura 14: Projeto de AG do Escritório da Autodesk MaRS apresentando as condicionantes projetuais. Autodesk (2017).

Figura 15: Comparação dos métodos de projeto,

esquerda

método

não

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MÉTODO FORMA ALGORITMO EVOLUTIVO

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THE VALLEY PROJETO CONSIDERAÇÕES FINAIS

O seguinte estudo de caso tem a premissa de analisar o projeto The Valley, do escritório MVRDV, sob a ótica da concepção formal e manipulação das ferramentas digitais, entendendo os conceitos e métodos utilizados pelo escritório para a concepção do projeto. Dito isso, a análise foi estruturada em duas partes, a primeira etapa foi realizada com base na tese de doutorado da autora (MORAIS, 2014), na qual é apresentado o histórico do escritório MVRDV, abordando brevemente sua trajetória e seu método de trabalho, e posteriormente, foi feita uma análise do projeto The Valley, baseado nos conceitos que o escritório utiliza na sua produção. A segunda etapa do estudo foi pautada em apresentar as análises de desempenho que foram realizadas nas etapas de desenvolvimento do edifício a partir da pesquisa do autor (CHRISTODOULOU, 2018), expondo como foi empregado as ferramentas paramétricas nas etapas de projeto e quais foram os seus benefícios para o design final do conjunto de edifícios The Valley.

4.1 MVRDV

O MVRDV é um escritório holandes fundado por Winy Maas, Jacob van Rijs e Nathalie de Vries em 1993, contexto marcado pelo processo de globalização que ocasionou mudanças políticas e econômicas no globo, afetando concomitantemente a área da arquitetura que passou por transformações frente aos avanços tecnológicos com a introdução de novos softwares, novos métodos projetuais, técnicas de fabricação, e além disso, passou por processo de discussões teóricas acerca de repensar os modos de se projetar além dos ideais do movimento moderno (MORAIS, 2014). É nesse contexto em que estava-se repensando a atuação do arquiteto e urbanista mediante às mudanças mencionadas que o escritório insere-se, o MVRDV juntamente com outros escritórios holandeses, tecem novas discussões no campo teórico da arquitetura, abrindo uma nova interpretação da produção de projetos associada à pesquisa. A produção do MVRDV é assinalada pela sua metodologia pragmática, na qual o escritório utiliza as informações derivadas das pesquisas multidisciplinares, realizadas pelo seu próprio think tank The Why Factory, que converte esse volume de dados na produção projetos construídos ou experimentais e desenvolve softwares e diagramas que serão utilizados na prática do escritório, e possivelmente, esses resultados podem compor as grandes publicações de livros do escritório que tem um cunho acadêmico (MORAIS, 2014). Apesar do escritório enfatizar, este tipo de abordagem que une pesquisa e prática, essa

metodologia precede o surgimento do MVRDV, posto que, o OMA, escritório do arquiteto Rem Koolhaas, introduziu essa prática nos escritórios holandeses que tornou-se popular nos grandes escritórios pelo mundo, como afirma Morais:

Notamos que a conexão entre as práticas pós-vanguardas acontece através dessa abordagem de pesquisa e gerenciamento de informações e não pela identidade estética ou teórica. Em termos formais, alguns escritórios trabalham com caixas, bolhas e até paisagismo, mas para esses arquitetos, é a pesquisa e a multidisciplinaridade o ponto comum para a busca de soluções projetuais. (2014, p.32)

4.2 CONTEXTO E PROGRAMA

O edifício de uso misto The Valley (2015 - 2021) está situado no distrito de Zuidas, na capital holandesa Amsterdã, projetado pelo MVRDV em conjunto com o paisagista Piet Oudolf. Zuidas é caracterizado por ser o principal centro empresarial de Amsterdã, estando implantado nessa zona as principais empresas multinacionais e as maiores universidades da Holanda, resultando em uma área homogênea desenvolvida com o foco majoritariamente empresarial, desconsiderando uma ocupação mista residencial. Com isso, o The Valley traz a premissa de corrigir essa homogeneização do distrito, convertendo a área para um bairro mais habitável, ofertando no projeto uma grande quantidade de moradias e equipamentos públicos para os futuros habitantes do Zuidas (MVRDV, 2017).

Por se tratar de um edifício de uso misto, o The Valley distribui em sua área de 75.000 m² programas culturais, escritório, habitação e comércios. O prédio é organizado a partir de três torres residenciais e corporativas que comportam 200 apartamentos, assentadas acima de um embasamento multifuncional no qual é distribuído o programa cultural, corporativo e comercial como explica MVRDV:

Ao colocar os volumes residenciais em cima do pedestal multifuncional e empurrá-los até a borda do envelope, o volume resultante é lido como uma única entidade. Ao espelhar o ambiente corporativo por meio de sua fachada externa reflexiva, o projeto reconhece sua herança corporativa e se conecta visualmente com seus vizinhos imediatos. (ARCHDAILY, 2017, tradução nossa).

Figura 16: Vista aérea do edifício The Valley. MVRDV (2022).

Figura 17(a): Diagrama da distribuição do programa. (b) Diagrama da distribuição das vegetações nos terraços. MVRDV (2022).

4.3 NATUREZAS ARTIFICIAIS

A paisagem holandesa é marcada por intervenções antrópicas de grande escala que reconfiguram o aspecto natural da mesma, formando naturezas artificiais que influenciaram a produção arquitetônica do país. Dado que, os arquitetos desenvolvem projetos que tecem uma relação interior exterior, ou seja, a arquitetura é entendida como um instrumento que compõem a paisagem, e os elementos naturais da paisagem podem ser manipulados no processo projetual (MORAIS, 2014). No caso do The Valley, o aspecto formal do edifício faz alusão a uma paisagem rochosa que é constituída por três picos montanhosos, distribuídos nas extremidades do sítio, sob uma gruta que revolve e unifica os três picos dando um aspecto monolítico para a edificação. As três torres diferenciam-se pela altura e a configuração dos apartamentos, sendo que cada apartamento tem formatos que não se repetem, formando extrusões na fachada retomando a irregularidade dos ambientes rochosos. Assim como o paisagismo desenvolvido por Piet Oudolf que está presente em todas as estações que está implantando nos meandros dos picos (nas varandas) e nos espaços livres, a materialidade de pedra natural reforça essa característica da natureza artificial. No entanto, há uma ruptura da linguagem que remete ao ambiente rochoso, na fachada norte é empregado o vidro espelhado que retoma a tipologia dos edifícios corporativos que constituem a paisagem do distrito de Zuidas, ou seja, há essa dupla relação entre paisagens, por um lado o projeto faz referência aos elementos naturais de uma paisagem rochosa e em outro há uma aproximação com a paisagem antrópica que está comumente ligado aos distritos corporativos das principais cidades do mundo. Este conceito é justificado pelo escritório como “[...] a conexão entre campos esportivos verdes e o denso cenário urbano do centro de negócios e inicia a mudança dos edifícios de menor escala do centro da cidade para os grandes volumes que definem o eixo sul” (MVRDV, 2017).

Figura 18: Processo de concepção projetual a partir dos volumes iniciais até a forma final. MVRDV (2022).

4.4 INTERIORIZAÇÃO ESPACIAL

A perda do espaço público fica evidente em regiões onde há uma aglomeração de edifícios, no qual as áreas livres são suprimidas para a ocupação desses espaços construídos, e na tentativa de mitigar o processo de supressão os espaços públicos são “incorporados” nas ruas e nos edifícios através de mobiliários urbanos e na criação de um programa no interior das edificações, tornando-se um tipo comumente utilizado (MAAS, 1998; MORAIS, 2014). Com isso, o MVRDV discute na sua produção como estabelecer essa relação entre os espaços público e privado através do conceito de interiorização espacial.

A interiorização espacial trata-se da conexão da cidade com o edifício através de espaços comuns agregados ao programa do edifício, fornecendo uma maior fruição entre o espaço público-privado, isto é, a rua torna-se acessos, corredores, galerias e pátios de uso público (MORAIS, 2014). Apesar desta ideia de fruição entre público-privado estar presente na arquitetura modernista e não ser um conceito inédito introduzido pela produção do escritório, o MVRDV trata a interiorização espacial como “uma gradação e interdependência entre interior e exterior, de modo que as diferenças entre esses espaços se diluam” (MORAIS, 2014, p.83), e de acordo com MVRDV em entrevista para a El Croquis:

Nunca descrevemos esses espaços como átrios, no sentido clássico. Nos edifícios com átrios, esses espaços intermediários e climatizados são muitas vezes espaços representativos. Falamos de outro tipo de interiorização, geramos espaços intermediário que termina por estar definido por estar definido por suas qualidades climáticas. Tratam-se de áreas que podem ser criadas mediante uma manipulação inteligente do programa, sem adicionar área extra e com estados intermediários de climatização, evitando dessa maneira custos adicionais. (MORAIS, 2014, p. 83 apud MVRDV, 2002 p. 15)

Dito isso, o programa do The Valley é organizado a partir do nível da rua, no qual é estabelecido um caminho que conduz o pedestre as duas grande escadas que levam para a Gruta, que trata-se de um espaço interior com dupla função, operando como um espaço de estar para os moradores do residencial e também como distribuidor dos programas multidisciplinares do embasamento, retomando o conceito de interiorização espacial por se tratar de um espaço que dilui a noção público-privado, gerando uma nova dinâmica de ocupação para este tipo de espaço intermediários que são comuns nessa tipologia de edifício.

Figura 19(a): Caminho de acesso da área externa para a Gruta.

(b) Espaço da Gruta.MVRDV (2022).

4.5 DATASCAPES E O ALGORITMO GENÉTICO

A manipulação de informações é uma das etapas essenciais no desenvolvimento projetual do MVRDV, como fora mencionado, nesta fase os arquitetos coletam dados referentes às legislações de uso e ocupação, restrições técnicas e construtivas, características bioclimáticas da área de estudo, condições determinadas pelos investidores, dentre outros parâmetros que influenciam as etapas do projeto. Esta investigação de coleta de dados, é determinada pelo MVRDV com o termo datascapes, sendo assim, o datascapes é o processo de recolhimento de informações que extrapolam os dados referentes às características físicas do local envolvendo outras áreas de pesquisa, tornando o processo multidisciplinar e possibilitando o arquiteto compreender e traduzir espacialmente as complexidades que constituem os projetos (MORAIS, 2014). A visualização dos elementos abstratos obtidos pelo datascapes são representadas a partir de diagramas, nos quais são elaborados softwares paramétricos próprios do escritório para tal visualização e análise da situação, a fim de otimizar o processo de concepção nas diferentes escalas (MORAIS, 2014; GARCIA, 2016). No caso do The Valley, o datascapes desse projeto foi realizado a partir da colaboração do MVRDV com o escritório ARUP que utilizou os softwares Grasshopper3d e Rhinoceros 3D para desenvolver análises e simulações baseados em metodologias paramétricas. Dessa forma, o Arup desenvolveu simulações e análises relacionadas às condições climáticas do apartamento, revisões da forma do edifício, otimização das estruturas, verificação se o projeto estava em conformidade com o código de obra e normas técnicas holandesas.

Figura 20(a): Visualização no software das áreas por apartamento.

(b) Visualização no software das áreas das varandas. Arup (2022).

Figura 21(a): Visualização no software da análise solar em horário específico do dia.

(b) Visualização no software da quantidade de horas incidente nos ambientes. Arup (2022).

Figura 22: Visualização no software da quantidade de carga solar no solstício de verão e seus valores diários (kWh/m²). Arup (2022).

Figura 23: Visualização no software da quantidade de carga solar no solstício de inverno e seus valores diários (kWh/m²). Arup (2022).

4.5.1 ÁREAS DOS APARTAMENTOS E DAS VARANDAS

Dentre as análises mencionadas, a checagem da área útil do apartamento é relativamente simples, visto que, este dado foi extraído a partir do comando Área do Grasshopper que quantifica a metragem quadrada da geometria automaticamente, e esse comando foi utilizado após subdivisão do piso total pelos apartamentos. Semelhante a esse processo, a obtenção da geometria das varandas ocorreu a partir da diferença entre a área da varanda e a área dos apartamentos, ocorrendo uma verificação das áreas de ambos os ambientes almejando uma equivalência entre elas, sendo utilizado o comando Region Difference para realizar essa operação de subtração da geometria (CHRISTODOULOU, 2018).

4.5.2 CONDIÇÕES CLIMÁTICAS

Uma série de objetivos relacionados às condições climáticas foram determinados no desenvolvimento do edifício, e estas análises foram calculadas a partir de um plugin do Grasshopper denominado Ladybug, que é o principal componente de simulação climática do software. O primeiro parâmetro investigado foi a quantidade de horas de sol que incide nas áreas da sala e nos quartos, visando a maximização nas áreas coletivas do apartamento. Como resultado foi possível visualizar, além da quantidade de horas solares de cada ambiente, os apartamentos que têm a incidência solar relativamente baixa, nessas situações ocorreu uma alteração da disposição dos ambientes dentro do apartamento ou a mudança da geometria das unidades. No estudo solar também foi considerado a quantidade de carga solar incidente no solstício de verão e inverno, possibilitando a visualização dos quartos mais expostos e menos expostos em cada época do ano. Essa abordagem possibilitou ao escritório estabelecer estratégias para mitigar a incidência solar nos apartamentos no solstício de verão, e buscar uma maior incidência no solstício de inverno para beneficiar o aquecimento dos apartamentos minimizando a demanda de equipamentos de climatização. Nesse sentido, nota-se que a posição da fachada espelhada fica voltada para a face norte, onde recebe maior incidência solar, e naturalmente os apartamentos e aberturas são posicionados estrategicamente para receber a quantidade de carga solar confortável para o morador.

Figura 24(a): Visualização no software da quantidade de luz nos apartamentos.

(b) Visualização no software da qualificação das salas de estar em relação a quantidade de luz da Figura 13(a). Arup (2022).

Figura 25(a): Visualização no software do cálculo das aberturas de acordo com a legislação holandesa.

(b) Visualização no software do resultado dos cálculos presente nas aberturas. Christodoulos (2018).

4.5.3 LUZ NATURAL

A posição e dimensão das aberturas foi um parâmetro fundamental avaliado para a concepção das três torres por estar diretamente ligadas a privacidade das unidades, a visibilidade dos ocupantes e a quantidade de luz que adentra os ambientes, esse terceiro item é o mais significativo, dado que, as normas técnicas holandesas são bem rígidas neste quesito por estar relacionado a salubridade dos espaços. Sendo assim, o escritório fez uma verificação da quantidade de luz natural que está presente nos apartamentos, e a partir dessa informação foi possível classificar qualitativamente esse dado, permitindo a visualização de quais apartamentos estão com uma iluminação insatisfatória. Concomitantemente aos estudos expostos anteriormente, o Arup analisou as dimensões das aberturas considerando a norma holandesa NEN2057 que determinam relações entre distâncias e ângulos para os projetos seguirem (CHRISTODOULOU, 2018). Dada a condicionante, o escritório deparou-se com um problema, posto que, o edifício possui unidades com geometrias complexas que não são uniformes, nesse caso seria necessário calcular cada apartamento por vez. Diante disso, o escritório produziu um algoritmo que faz o cálculo das medidas e ângulos determinados pela NEN2057 de forma automática e propôs uma visualização com os resultados dos cálculos. Essa visualização possibilitou uma melhor comunicação entre os profissionais de diversas disciplinas discutirem as soluções de projeto de cada situação, reduzindo drasticamente o tempo que seria utilizado para esta readequação do projeto de acordo com a legislação, e além disso, a visualização dos dados a partir de ferramentas paramétricas facilitou a verificação se todas as unidades estavam de acordo com a norma.

Figura 26(a): Visualização no software dos ângulos das paredes. (b) Visualização no software da verificação de quais apartamentos estão atendendo ou não o ângulo mínimo determinado pela equipe. Christodoulos (2018).

Figura 27: Visualização no software dos contornos dos pisos indicando os ângulos antes da adequação para o intervalo de 10 graus.Christodoulos (2018).

Figura 28: Gráfico de barras demonstrando a quantidade de ângulos repetidos antes e após a aplicação da adequação, as barras azuis representam o modelo inicial e as laranjas representam os dados após a alteração. Christodoulos (2018).

4.5.4 PRIVACIDADE E OTIMIZAÇÃO DA CONSTRUÇÃO

Outro parâmetro que fora mencionado anteriormente e foi fundamental para a concepção formal das torres é a privacidade, para isto foi determinado o ângulo mínimo para dois segmentos das fachadas de 120° entre duas paredes, e novamente a equipe de projeto manipulou os dados resultantes de maneira visual, expondo quais varandas não estão seguindo os parâmetros determinados. Após as análises apresentadas anteriormente, a equipe de projeto fez uma verificação final relativa aos ângulos da geometria que estava sendo gerada com base nos resultados dos estudos anteriores. Dessa forma, foi determinado que os ângulos de encontro das fachadas estariam dentro de um intervalo de 10 graus, com o propósito de otimizar a construção, dado que, esse intervalo minimiza a quantidade de fôrmas e de revestimentos que serão necessárias na etapa de construção (CHRISTODOULOU, 2018).

A escolha do intervalo levou em consideração o comprometimento da forma do edifício e a quantidade de ângulos, e como resultado, ocorreu o refinamento da forma do edifício, reduzindo os ângulos exclusivos de 166 para 35, este valor representa 79% de redução dos ângulos na construção.

4.5.5 DESEMPENHO E VISUALIZAÇÃO

Sintetizando os dados obtidos com base nas etapas anteriores, a equipe de projeto realizou uma análise de desempenho, comparando o design final concebido com uma torre de formato regular, evidenciando um melhor desempenho do design final em razão da incidência solar nos apartamentos, dos acessos para as varandas e dimensão das varandas. Conjuntamente com a análise de desempenho, o Arup criou uma ferramenta que permitiu a visualização e análise multidisciplinar e automática dos parâmetros que foram abordados anteriormente. Esta ferramenta foi programada a partir de um plugin do Grasshopper3D denominado HumanUI, este plugin permite o usuário construir uma interface que facilita a visualização e interação dos parâmetros empregados no algoritmo, facilitando discussões e tomadas de decisão com outras equipes que não estão familiarizadas com programação visual. Com base nos encaminhamentos da etapa anterior, o fluxo de trabalho estabeleceu uma conexão nos softwares que estava desenvolvendo os estudos de desempenho e forma do edifício (Grasshopper3d e Rhinoceros 3d), com software BIM que realizará a etapa de documentação do projeto para a sua construção, no caso será utilizado o software Revit.

de horas de sol que incidem nos apartamentos, ampliando em mais de 100% a incidência solar nos apartamentos.

Figura 29: Visualização no software da comparação realizada entre a torre regular com o projeto final, evidenciando a porcentagem

Christodoulos (2018).

Figura 30: Visualização da interface do plugin HumanUI Christodoulos (2018).

4.5.6 CONCLUSÃO

A eficácia das análises realizadas foi possível em razão da utilização de softwares paramétricos que possibilitou a otimização das etapas de projeto, reduzindo o tempo empregado para obter-se o resultado desejado, produzindo uma série de opções de design baseados nos critérios estabelecidos e viabilizando a visualização em tempo real desses designs produzidos pelo algoritmo. Portanto, foi demonstrando que a aplicabilidade de metodologias baseadas em sistemas generativos possibilitou na exploração formal do edifício a partir do partido adotado pelos arquitetos, na redução e otimização das etapas de projeto, propiciando um fluxo de trabalho multidisciplinar e uma redução do custo final da obra, resultando em um projeto mais eficiente e responsivo às condições que foram estabelecidas na sua proposta inicial.

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THE VALLEY PROJETO CONSIDERAÇÕES FINAIS

Figura 31: Conjunto Nacional, David Libeskind. Archdaily (2022).

Figura 32: Edifício JK, Oscar Niemeyer. Archdaily (2022).

Figura 33: The Valley, MVRDV. MVRDV (2022).

O projeto proposto tem como objetivo explorar a discussão da diversidade do uso e ocupação do solo, propondo espaços que atendam as demandas do modo de vida dos habitantes e a heterogeneidade da cidade, produzindo um novo modelo de ocupação que visa intensificar o adensamento da gleba, priorizando a relação da escala humana com os espaços livres. Ao passo que é tecida a discussão em relação a densificação e diversificação da ocupação do solo, o projeto será conduzido pelo estudo de implantação a partir da formulação do algoritmo evolutivo que será produzido via software Rhinoceros 3d, Grasshopper 3d e Discover, no qual será determinado os principais objetivos que pretende-se alcançar com o estudo, traduzindo essas indagações em parâmetros que irão coordenar a análise do algoritmo, resultando em um estudo que discute como incorporar as ferramentas computacionais no projeto de arquitetura, ao passo que fomenta uma discussão da abordagem teórica acerca da linguagem formal dos edifícios na arquitetura contemporânea.

5.1 REFERÊNCIAS

Para a concepção da proposta foram selecionados projetos que estão alinhados aos conceitos de diversificação e densificação do solo, portanto, destacam-se duas obras do movimento moderno, o edifício JK do Oscar Niemeyer e o Conjunto Nacional do David Libeskind, que discutiam amplamente esses conceitos pensando em novas morfologias de edifícios que acomodam no seu interior novas funções e necessidades de programáticas que anteriormente não foram abordadas, criando um aglomerado urbano em um único projeto. Também foi trazido como referencial o projeto do The Valley do MVRDV, que foi analisado anteriormente e tem a mesma premissa de discussão na sua concepção, e além dos três projetos, foram analisados outras edificações que estão presentes na Avenida Paulista que contribuíram para o desenvolvimento do desenho final da proposta.

Figura 34: Mapa de localização sem escala. Elaborada pelo autor.

5.2 LOCALIZAÇÃO

A avenida Paulista é um dos principais eixos territoriais da cidade sendo conhecida por ser palco dos principais eventos e manifestações que acontecem na capital, englobando uma série de exemplares arquitetônicos que caracterizam a avenida como o principal centro financeiro e cultural da cidade de São Paulo. Historicamente era possível detectar a importância que a Paulista viria ter de abarcar as sedes de multinacionais e exemplares da arquitetura moderna e contemporânea brasileira, afinal desde a sua concepção em 1891, a via já foi planejada para ser ocupada pelos casarões, palacetes da elite industrial paulista e as principais instituições da época (Instituto Pasteur, 1903) (LIMA, 2021). Com o tempo a morfologia da avenida foi alterando-se, dado que, foram propostos uma série de planos urbanísticos e mudanças na lei de zoneamento da região, destacando-se: O Plano de Avenidas de 1930, a Lei municipal n. 4313/52 que autorizou novos usos, a Lei de zoneamento de 1972 que definiu padrões de alta densidade e o uso misto, e por fim, o plano diretor de 2014 que incluiu a Paulista dentro da Zonas Eixo de Estruturação da Transformação Urbana (ZEU), que corresponde a áreas do território que promovem o adensamento demográfico e construtivo de usos residenciais e comerciais, articulados com os espaços públicos e sistema de transporte público coletivo. Portanto, a escolha do logradouro no qual foi implantada a proposta projetual parte da necessidade de discutir-se novos modos de ocupar os espaços que estão disponíveis na cidade de maneira mais eficiente para além de se pensar em uso misto que é comumente replicável, mas de fato pensar-se em uma diversificação de uso no mesmo lote, fornecendo serviço, comércio, emprego e lazer pensando na escala humana. Logo, essa discussão reforça as diretrizes propostas no plano diretor para a ZEU, uma vez que, esse debate acerca da diversificação e intensificação de usos fomenta espaços livres e moradia de qualidade próxima dos principais eixos de mobilidade urbana da capital. Para além da discussão mencionada, outro ponto que foi determinante para a escolha da avenida para a implantação do projeto é o seu grande acervo arquitetônico que abarca os principais edifícios do movimento moderno. Posto isso, utilizar a localização privilegiada da Avenida Paulista reforça as discussões que foram pautadas anteriormente, uma vez que, a implantação de uma obra contemporânea causa uma dissonância em relação à produção modernista que destaca-se na via gerando uma discussão de linguagem arquitetônica entre o que fora produzido e o que é produzido atualmente com o auxílio do design computacional.

Figura 35: Mapa de uso e ocupação do solo. Elaborada pelo autor.

Figura 36: Mapa de gabarito. Elaborada pelo autor.

5.3 DIAGNÓSTICO

A partir do mapa de uso e ocupação do solo e o mapa de gabarito notase a predominância do uso misto e o adensamento da avenida previsto pela ZEU no plano diretor de 2014, posto que os principais focos de adensamento dos bairros estão concentrados no eixo Paulista. Embora esteja muito presente esse uso do solo na avenida, os edifícios de escritórios são a segunda tipologia mais presente na via que majoritariamente desconsideram as diretrizes de ocupação do plano diretor relacionado a fachada ativa e ou fruição pública dos pedestres nos seus projetos, criando em certas condições de insegurança para o pedestre que transita no eixo, mesmo a Avenida Paulista representando um local seguro para realizar atividades de lazer e passeio.

Figura 37 (a, b): Exemplo de edifício localizado na avenida paulista que não propõe nenhuma ocupação no térreo. Elaborada pelo autor.

Figura 38: Imagem da esquina de localização da proposta . Elaborada pelo autor.

Figura 39: Planta de situação, destacando as demolições e o espaço construído. Elaborada pelo autor.

A proposta projetual foi desenvolvida em um aglomerado de lotes ao lado do edifício-sede da Fiesp-Ciesp-Sesi (1979), projeto do arquiteto Rino Levi. O sítio da intervenção corresponde a uma área de 1263m² no qual foi incorporado dois terrenos vizinhos de 600m² e 400m² totalizando a área de 2263m², o lote principal atualmente não está sendo ocupado, um dos poucos lotes subutilizados na avenida, configurando-se como um lote que não está cumprindo com sua função social de acordo com o plano diretor, justificando o uso do terreno. A incorporação dos lotes ocupados na rua Pamplona parte da premissa estabelecer uma conexão mais prática entre a Avenida Paulista e a Rua Pamplona, possibilitando a ocupação do miolo do lote com espaços livres gerando uma condição de fruição pública para os pedestres, qualificando a área que atualmente é ocupada por uma farmácia, programa que será incorporado na proposta projetual. Em relação aos modais de transportes disponíveis na região, há uma ampla oferta por se tratar de uma das regiões mais valorizadas da capital, posto isso, há uma distribuição de paradas de ônibus, estações de metrô e ciclofaixas ao longo da avenida Paulista, e uma das estações está localizada na calçada do lote que foi proposta a intervenção projetual.

Figura 40: Fotocolagem da Rua Pamplona destacando os imóveis que serão desapropriados. Elaborada pelo autor.

Figura 41: Fotocolagem da Avenida Paulista destacando o imóvel que será desapropriado e o lote que será ocupado. Elaborada pelo autor.

Figura 42: Diagrama conceitual da proposta. Elaborada pelo autor.

Figura 43: Diagrama conceitual da proposta das floreiras. Elaborada pelo autor.

5.4 CONCEITO

A densidade urbana é um dos parâmetros determinantes da morfologia urbana, interferindo na eficiência da ocupação do solo, do uso de recursos naturais e na qualidade e salubridade dos espaços urbanos (SANCHES, 2013). De acordo com Richard Rogers (GEHL, 2013), a cidade compacta acompanhada de um planejamento urbano que prioriza a escala humana e os espaços livres de qualidade é a única solução de cidades sustentáveis ambientalmente, que estão preparadas para absorver o aumento populacional sem prejudicar a qualidade de vida dos habitantes. A proposta do edifício Pamplona parte do conceito fundamental de condensador social, que refere-se em repensar os modos de ocupar os espaços arquitetônicos através de equipamentos e serviços coletivos, estimulando o uso compartilhado de residentes e não residentes. A distribuição do programa e sua volumetria reforçam o conceito, uma vez que, foram propostos programas de lazer, serviço e cultura que atendem diferentes demandas de usuários, sendo conectados por ruas aéreas e por um rebaixo do nível do piso que estabelece uma conexão sem oferecer prejuízo à privacidade dos programas particulares, ampliando o contato da pessoa x cidade. Para além do contato das pessoas com a cidade, o Pamplona propõem o estabelecer uma conexão dos usuários do edifício com a natureza, por se tratar de uma “floresta vertical” no qual foram dispostas floreiras de diferentes profundidades nas fachadas criando uma composição densa de espécies distintas, almejando melhorar o conforto ambiental reduzindo a radiação solar ao passo que cria um microclima para o edifício. Apesar dessa quantidade de vegetação nas fachadas beneficiar a condição climática do edifício, seus efeitos na cidade são quase irrisórios, portanto o Pamplona vem como uma alternativa para repensar-se o modo como construímos a cidade e como são estabelecidas as relações entre os elementos naturais e construídos, portanto, a proposta projetual apresenta-se como um ponto de equilíbrio que deseja dosar a relação entre pessoa, cidade e natureza.

Figura 44: Corte esquemático FIESP. Elaborada pelo autor.

Figura 45: Corte esquemático MASP. Elaborada pelo autor.

Figura 46: Corte esquemático Conjunto Nacional. Elaborada pelo autor.

Figura 47: Corte esquemático IMS. Elaborada pelo autor.

Somado aos conceitos que foram abordados, foram selecionados 4 projetos na Avenida Paulista com o intuito de analisar como a edificação relaciona-se com o espaço público da via, contribuindo para a concepção de proposta resultante dessa análise. O FIESP após a reforma do Paulo Mendes da Rocha e MMBB reorganizam as atividades culturais e fluxos do edifício através do conceito de térreo duplo que garante uma preservação visual à medida que ocupa-se o térreo a meio nível acima e abaixo do nível da rua, estendendo o passeio público para dentro do lote convidando quem transita no logradouro a adentrar o espaço expositivo. A distribuição do MASP é organizada em dois setores, o elevado que configura-se como uma caixa espelhada suspensa pelos pórticos e a área semi-enterrada que é recoberta por floreiras de concreto. O vão entre os setores portanto configura-se como um elemento articulador de ambas as partes que recebe dos mais variados tipos de ocupação, manifestações políticas, feiras, eventos de música e dança, que segundo Olivia de Oliveira

[...] o vazio do vão é a peça fundamental deste conceito; este espaço intermediário projetado por Lina é um lugar onde o sujeito é indivíduo livre e soberano, um lugar por definição aberto ao indeterminado, um vazio impregnado de possibilidades.” (DE OLIVEIRA, 2018, p.02).

A relação do Conjunto Nacional com o espaço público está ligado também a permeabilidade do pedestre dentro do projeto e o convite para quem transita adentra-lo, porém, neste projeto destaca-se a conexão entre as vias perimetrais da quadra do conjunto, uma vez que ele permite essa conexão por dentro do projeto, e além disso, é distribuído no nível da rua uma série de programas de comércio, serviço e cultura em um único projeto, aglutinando todos essas tipologias que estão distribuídas na cidade para dentro do projeto, criando essa condição de “mini cidade” dentro do conjunto. Por fim, o IMS apresenta as características abordadas nos projetos anteriores, tratando-se de um museu, as dimensões do lote para o projeto foi um limitador para a distribuição dos programas,para solucioná-lo foi elevado o térreo para um nível intermediário que divide os programas em setores, algo parecido com a distribuição do MASP, criando um mirante/foyer que funciona também como um prolongamento do espaço público em uma cota superior.

5.5 ESTUDO DE IMPLANTAÇÃO

O estudo de implantação do edifício com o auxílio de ferramentas evolutivas, permite a visualização e cruzamento de dados que geralmente são abstratos quando estamos realizando essa etapa de projeto, logo, a utilização incorporação dos processos paramétricos e evolutivos nessa etapa de projeto permite uma manipulação e análise dos dados de maneira mais acessível. Portanto, a incorporação do algoritmo evolutivo neste estudo de implantação possibilitou a obtenção de uma volumetria inicial que fora um resultado dos cruzamento do levantamento de dados, dos objetivos e restrições imputados no Grasshopper e simulado no plugin Discover, proporcionando um direcionamento para as próximas etapas que irão suceder o projeto.

5.5.1 CONTEXTUALIZAÇÃO

Para a realização do estudo de implantação primeiramente foi consultada a lei de uso e ocupação do solo e o Plano Diretor do município de São Paulo, visto que, serão consideradas as diretrizes e os parâmetros urbanísticos determinados em ambos os documentos, uma vez que, uma das premissas da proposta é realizar um exercício projetual executável com base nas normas. Em função disso, foram levantados os dados específicos de taxa de ocupação, coeficiente de aproveitamento, recuos, gabarito, taxa de permeabilidade e também os dados climáticos do lote de intervenção. A coleta dos dados climáticos foi realizada a partir dos dois solstícios com o intuito de permitir uma visualização mais clara da incidência solar nos dois extremos climáticos do ano, percebendo como os edifícios do entorno interferem na radiação solar no lote. Portanto os dados destacados correspondem a quantidade de incidência solar no lote durante o período de um solstício (3 meses), isto é, considerando que em um dia há 12 horas de sol em 30 dias há 360 horas de sol, em razão disso a legenda foi adequada para captar um máximo de 400 KWh/m². Caso fosse multiplicado essa quantidade pelos 3 meses do solstício a qualidade da visualização seria comprometida, dessa forma, os dados ficam mais compreensíveis para analisar o comportamento solar. Posto isso, a interferência dos edifícios lindeiros fica perceptível, destacando

o próprio FIESP que praticamente barra o sol da tarde no lote, apesar de parecer um fator positivo, a pequena fração de lote que está ao fundo da gleba recebe pouca incidência solar por estar envolvida em três dos quatro lados por prédios tornando-se uma área pouco privilegiada para a atuação. Com os dados adquiridos a partir do levantamento da lei de uso e ocupação do solo foi desenvolvido um script no Grasshopper, nele é possível visualizar espacialmente como a legislação opera no território, permitindo uma análise preeliminar das condicionantes intrínsecas no projeto. Essas informações preliminares permitiram o desenvolvimento do algoritmo evolutivo da implantação do edifício que foi regulado para trabalhar dentro dos limites estipulados pela legislação.

Figura 48(a): Visualização no software da incidência solar no lote no solstício de inverno. (b) Visualização no software da incidência solar no lote no solstício de inverno. Elaborada pelo autor.

Figura 49: Dados dos índices urbanísticos da ZEU. Elaborada pelo autor.

Figura 51: Esquema do algoritmo evolutivo. Elaborada pelo autor.

Figura 50: Perspectiva isométrica destacando o potencial construtivo da área de intervenção. Elaborada pelo autor.

5.5.2 METODOLOGIA

Para a iniciar a análise de implantação foi primeiramente definido quais seriam os objetivos e restrições que o algoritmo precisa seguir, dado que esses são os dois principais componentes que o algoritmo baseia-se para a obtenção dos resultados eles precisam ser claros para não gerar incongruências no cálculo do algoritmo. Logo, foram imputadas duas restrições que eram fundamentais para o cálculo da metragem e para a morfologia do volume: a taxa de ocupação e o coeficiente de aproveitamento. Na figura 33 consta que a taxa de ocupação máxima no lote é de 70%, representando 1584 m² do lote, e o coeficiente de aproveitamento máximo é 4 mediante a outorga onerosa, isto é, 9052 m². Com esses dados foi possível determinar a metragem quadrada máxima que poderia ser explorada pelo AE. Em relação aos objetivos foram estabelecidos três objetivos para o AE, calcular a maximização da metragem quadrada do edifício visando o máximo de aproveitamento possível, a maximização de áreas livres no térreo com o intuito de criar espaços livres de fruição pública para os pedestres gerando contrapartidas no cálculo de metragem do projeto e a maximização de insolação no edifício no solstício de inverno, considerando que o clima de São Paulo é mais brando no solstício de verão por estar no sudeste do país, e também pela interferência do entorno barrar a insolação da tarde. Após a definição dos objetivos e restrições que determinariam o funcionamento do AE, essas informações foram convertidas em componentes no Grasshopper gerando um script base para iniciar as primeiras simulações utilizando o plugin Discover. Por se tratar de um plugin direcionado em “promover fluxos de trabalho de projeto automatizado orientados para o desempenho nas indústrias de arquitetura, engenharia e construção” (COLIDESCOPE, 2022), o Discover é a ferramenta responsável em elaborar as simulações utilizando conceitos já abordados de AE, isto é, ele é capaz de determinar os valores de taxa de mutação, o número de população em cada geração e facilitar na visualização e navegação dos resultados obtidos. Portanto, a taxa de mutação que foi utilizada no estudo de implantação foi a padrão de 0,05, visto que, com essa taxa já foi possível alcançar os resultados desejado, e em relação aos valores de quantidade de indivíduos por geração foi aplicado 30 e o número de gerações também foi utilizado 30, ou seja 900 estudos de implantação foram obtidos em cada simulação sendo um quantitativo satisfatório para esse tipo de análise.

Figura 52: Gráfico do resultado do estudo de implantação elaborado com o plugin Discover. Elaborada pelo autor.

Figura 53: Gráfico do resultado do estudo de implantação elaborado com o plugin Discover, destacando as opções de design ótimas e quais desses indivíduos foram selecionados para análise. Elaborada pelo autor.

5.5.3 PRIMEIRA SIMULAÇÃO

A partir da primeira execução do estudo de simulação é possível visualizar os resultados em formato de gráfico, no Discover é possível filtrar quais opções dos resultados são ótimos de acordo com os objetivos e restrições, isto é, quais deles estão dentro dos valores estipulados, e além disso, o plugin permite alterar a visualização dos dados por cor, no caso foi estabelecido que as cores dos dados seriam determinadas pela área livre. Com a funcionalidade de seleção de indivíduos por desempenho foi possível apurar quais opções de design estão mais próximas do resultado desejado, logo, a partir da análise do gráfico foram escolhidos os 15 indivíduos dentre os 900 que mais se aproximavam da área máxima permitida. Apesar de todos os 15 indivíduos serem resultados satisfatórios para a análise, destacando-se o 733 que obteve a área máxima de 8784 m², os objetivos e restrições conduziram os resultados para volumetrias verticalizadas com pouca área por andar, o que não está de acordo com o conceito inicial determinado para o projeto, uma vez que, a concepção inicial da proposta prioriza a relação do residente do edifício com o tecido urbano e a medida que o prédio é verticalizado essa relações entre pessoa e cidade se perde.

Figura 54: Perspectiva isométrica dos indivíduos 240, 281, 283, 575, 733, 869 destacando 6 dos 15 ótimos selecionados no gráfico da Figura 53. Elaborada pelo autor.

Figura 55: Gráfico do resultado da segunda simulação de implantação elaborado com o plugin Discover. Elaborada pelo autor.

Figura 56: Gráfico do resultado da segunda simulação de implantação elaborado com o plugin Discover, destacando as opções de design ótimas e quais desses indivíduos foram selecionados para análise. Elaborada pelo autor.

5.5.4 SEGUNDA SIMULAÇÃO

Para direcionar a simulação do AE para o resultados palpáveis com a proposta foi adicionado mais um objetivo de maximização da área por andar, que por consequência iria gerar volumetrias mais horizontais maximizando a taxa de ocupação. Todos os outros valores, objetivos e restrições citados anteriormente foram utilizados para essa nova análise, ou seja, 30 indivíduos por geração e 30 gerações com uma taxa de mutação de 0.05. Na segunda análise para a cor dos indivíduos foi utilizada a quantidade de insolação de inverno, o parâmetro do eixo X se manteve com a área total e o parâmetro do eixo Y foi utilizada a área por andar. Na segunda simulação é notável que a quantidade de indivíduos ótimos aumentaram, de 15 para 50, e assim como previsto na segunda tentativa a volumetria dos indivíduos ficou mais heterogênea, destacando-se soluções com verticais e horizontais. A partir da segunda análise foram destacadas 4 soluções dentre as 50 que aproximavam-se dos conceitos estipulados anteriormente, e a partir delas foi feito uma balanço das características boas e ruins de cada solução para auxiliar no desenvolvimento da volumetria final.

5.5.5 SOLUÇÕES DESTAQUES

A solução 21 tem uma certa semelhança com a solução 284 que será abordada a seguir, porém a sua inclinação se dá para o edifício da FIESP, desvalorizando a perspectiva da esquina reduzindo a insolação da fachada voltada para a rua Pamplona, no entanto, a altura do edifício apresentou-se proporcional aos volumes lindeiros. O indivíduo 284 é a solução mais parecida com a proposta final, pois o desenho da implantação valoriza a perspectiva da esquina no térreo e privilegia a insolação do solstício de inverno, porém há algumas incoerências com a volumetria que acaba gerando espaços residuais. O edifício 613 e 848 destacam-se pela ortogonalidade da sua torre em relação aos alinhamentos do lote, pelo seu gabarito, e além disso, a disposição das duas torres beneficiam a insolação no inverno, porém o posicionamento do embasamento de ambas as opções não acompanham a volumetria principal.

Figura 57 (a, b, c, d): Perspectiva isométrica da solução 21, 284, 613, 848 obtida a partir do algoritmo evolutivo via Discover. Elaborada pelo autor.

Figura 58: Diagrama da concepção da volumetria final, a partir da sobreposição dos volumes obtidos. Elaborada pelo autor.

5.5.6 CONCLUSÃO DA SIMULAÇÃO

Apesar de ter encontrado diversas soluções de implantação, visto que, foram formuladas 1800 soluções e dentre elas 65 indivíduos adequaram-se aos parâmetros estipulados, não foi encontrada uma solução definitiva para os conceitos que foram idealizados para o projeto. Esse resultado não é negativo, posto que, a utilização do algoritmo evolutivo multiobjetivo permitiu a visualização de uma série de resultados inesperados que influenciaram nas tomadas de decisões do projeto, na reafirmação de algumas hipóteses e na formulação da volumetria final, que foi uma sucessão de estudos, a partir de maquetes eletrônicas, baseadas nos resultados de metragem, insolação e áreas livres obtidos pelo algoritmo evolutivo. Isto é, foi feita uma sobreposição das volumetrias com o intuito de conceber um volume resultante que está alinhado com os resultados das simulações e com os conceitos apresentados anteriormente.

Figura 59: Isométrica apresentando a volumetria do edifício. Elaborada pelo autor.

Figura 60: Corte esquemático apresentando a setorização do edifício. Elaborada pelo autor.

5.6 PROGRAMA

A distribuição espacial do programa do edifício Pamplona foi elaborada ponderando os conceitos de diversificação e densificação do uso do solo com a privacidade dos moradores e trabalhadores que utilizam o edifício frequentemente. Logo, a distribuição do programa realizou-se com a divisão do edifício em 3 setores, e cada um deles dispõem de quatro andares, esse parcelamento foi feito com o objetivo de alocar os programas de acordo com o “grau de privacidade” que cada um exige, isto é, o grau de privacidade aumenta gradativamente em relação da distância do setor em relação ao nível da rua. Dito isso, no setor de apoio está concentrado as infraestruturas de funcionamento do edifício, área de máquinas e estacionamentos, em seguida, no primeiro setor foram alocadas as atividades de comércio, serviços e cultura estabelecendo uma relação para com as pessoas que transitam no térreo do conjunto. No segundo e terceiro setor estão distribuídas as salas comerciais, habitacionais e programas que exigem, e por fim, no terraço está um programa recreativo denominado praça d’água, que tem o intuito de disponibilizar o espaço recreativo para os residentes e funcionários do edifício.

Figura 61: Diagrama expondo quais materiais compõem o projeto. Elaborada pelo autor.

5.7 MATERIAIS E TÉCNICAS

Os materiais que foram utilizados no projeto foram selecionados alinhados aos conceitos expostos anteriormente e novos conceitos que foram incorporados ao longo do desenvolvimento projetual. A estrutura do volume principal do edifício foi concebida em concreto armado com lajes nervuradas, visto que, essa técnica de construção beneficia vãos maiores que o convencional flexibilizando a distribuição espacial de diversos programas a partir da mesma grelha estrutural. Em contrapartida ao peso do volume principal, foi utilizado estrutura metálica na pérgola do terraço e na estrutura do auditório almejando uma leveza para essas estruturas e para reforçar este aspecto os elementos foram pintados de branco. Complementar a leveza da estrutura metálica, o policarbonato alveolar branco leitoso foi utilizado em dois principais espaços do projeto: no auditório, dialogando com a intenção de leveza do volume e garantindo privacidade para as atividades que estão ocorrendo no espaço sem perder a captação de luz solar e na área de circulação vertical, ao fundo do projeto, garantindo o máximo de captação de luz natural na área, visto que é a região mais desprovida de luz no edifício. Seguindo para os revestimentos, na calçada adentrando o térreo do edifício foi utilizado o mesmo revestimento previsto na Avenida Paulista, garantindo uma continuidade no desenho, conduzindo para entrar no edifício quem transita pela calçada. Nas áreas externas foi utilizado o piso tipo Fulget, por apresentar uma certa semelhança com o revestimento da avenida e ter disponível diversas opções de cores e dimensões. Na cobertura da praça d’água foi utilizado também o policarbonato para oferecer leveza e transparência, mas para barrar a insolação e criar um um elemento estético que acompanha o desenho sinuoso da cobertura foi adicionado um forro de ripas de madeira, que reforça a característica de uso de materiais com acabamentos naturais. Por fim, para as floreiras e para algumas empenas na praça seca foi pensado em uma proposta uma mistura de reboco com uma parcela do traço ser composta com o solo da região. Esta solução surge com a intenção de criar uma textura diferente para a fachada com os recursos disponíveis na área, sem utilizar revestimentos ou técnicas que demandam um alto orçamento. Além disso, a cor terrosa, cria uma composição com as diferentes tonalidades de verde das espécies da Mata Atlântica.

Figura 62: Planta do Segundo Subsolo. Elaborada pelo autor.

5.8 SUBSOLO

O acesso de veículos para o estacionamento acontece pela rua Pamplona por uma dois motivos, o primeiro é o aproveitamento da testada da Avenida Paulista como a fachada principal preservando o passeio público apenas para pedestres,visto que, o metrô Trianon MASP está a frente do projeto. O segundo relaciona-se com a topografia do terreno, que apresenta uma queda na cota para o fundo, contribuindo para posicionar a rampa do estacionamento na região inferior do lote.

Em todos os subsolos a distribuição do programa é igual, as infraestruturas de captação de águas pluviais, sala de máquinas, bicicletários e a circulação vertical estão posicionadas no volume inferior da gleba, onde a incidência solar e ventilação são menos privilegiada, e para não perder essa área do lote foi disposto esses espaços.

01 | bicicletário

02 | casa de máquinas

03 | reservatório de águas pluviais

Figura 63: Planta do Terceiro Subsolo. Elaborada pelo autor.

Figura 64: Planta do Quarto Subsolo. Elaborada pelo autor.

Figura 65: Planta Praça Seca. Elaborada pelo autor.

5.9 PRAÇA SECA

A praça seca foi concebida almejando um prolongamento do espaço público para uma cota inferior da Avenida Paulista, sendo acessada por duas grandes escadarias que envolvem o ambiente da praça. Esse espaço foi proposto com o intuito de ser um espaço livre de ativação para turistas, residentes e trabalhadores do Pamplona, abarcando atividades físicas, associada a academia ou não, atividades culturais, como mostra de esculturas, feiras, apresentações, e dentre outras atividades recreativas que são possíveis nos limites da praça seca, dito isso, pretende-se criar um ambiente plural que associa-se aos usos e atividades que acontecem na avenida. Na praça o único programa presente é a academia que foi mencionado, e a distribuição dos pilares que sustentam o auditório são elementos que compõem o espaço em conjunto com as embaúbas que foram plantadas, e para criar uma sensação de diluição da estrutura, reforçando a leveza da caixa do auditório, foram dispostas pilares de diferentes seções tubulares de maneira aleatória em conjunto com os pilares que sustentam o auditório.

Figura 66: Perspectiva Praça Seca. Elaborada pelo autor.

Figura 67: Perspectiva da fachada da academia. Elaborada pelo autor.

Figura 68: Planta Térreo. Elaborada pelo autor.

5.10 COMÉRCIOS E SERVIÇOS

A distribuição dos programas acontecem ao longo de eixos de circulação criando uma condição de ruas elevadas no projeto, essa disposição vai se repetir nos três primeiros pavimentos com o intuito de convidar as pessoas que estão para acessar o edifício, seja para atravessar por um local seguro e coberto como para utilizar os programas disponíveis no conjunto. No térreo, o pedestre que acaba de sair da estação acessa a rua do projeto em nível pela avenida paulista e no que seria a esquina da rua tem o encontro do acesso rampado pela rua Pamplona, e ao longo da rua foram distribuídos programas de comércio e serviços de bairro, beneficiando os moradores do Pamplona e de outros residenciais próximos da região, oferecendo gráfica, padaria, farmácia, dentre outros pequenos comércios que são raros os disponíveis na Paulista, estabelecendo uma “rua ativa”, visto que, geralmente esse tipo de ocupação ocorre apenas na fachada dos edifícios restringindo o acesso do público para dentro dos residenciais. Na esquina também está disposto o acesso por portaria para as salas residenciais e comerciais do edifício, e paralelo ao acesso privado há um elevador para o público geral.

Figura 69: Perspectiva do acesso pela Avenida Paulista. Elaborada pelo autor.

Figura 70: Perspectiva do acesso pela Rua Pamplona. Elaborada pelo autor.

Figura 71: Planta Primeiro Pavimento. Elaborada pelo autor.

5.11 AUDITÓRIO E MULTIUSO

Similar à distribuição por rua no térreo, o primeiro pavimento dispõe de ambientes culturais distribuídos ao longo da rua, salas multiusos, foyer, auditório, administração do edifício e camarins. O programa do auditório foi incluído com o intuito de pessoas residentes ou não do edifício possam usufruir das apresentações que serão realizadas nele, portanto o auditório foi projetado para abarcar pequenas apresentações musicais e teatrais, e também está disponível para palestras, visto que, parte do edifício tem uso comercial. A intenção de marcar o tablado do auditório para a esquina da avenida Paulista com a Pamplona tinha o objetivo de estabelecer uma platéia tanto de dentro do auditório quanto do lado de fora, dado que, a empena do palco é uma porta deslizante que se abre para o espaço externo, possibilitando criar espetáculos para pessoas que estão na Avenida Paulista. No pavimento foram distribuídas salas multiusos almejando também o uso do´público externo e residente do edifício, podendo utilizar o espaço para mostras, espaço de dança e música, exposições, oficinas, dentre uma série de situações que são possíveis de realizar dentro nas salas, afinal as divisórias do espaço foram feitas com cortinas que podem dividir o espaço ou dilatá lo dependendo da necessidade.Em síntese o andar cultural está alinhado com o conceito de catalisador social, assim como os outros pavimentos, oferecendo uma liberdade de ocupação e de atividades disponíveis para realizar-se.

Figura 72 (a, b, c, d): Isométrica apresentando opções de ocupação da sala multiuso. Elaborada pelo autor.

Figura 73: (a)Isométrica da ocupação do auditório fechado. Elaborada pelo autor. (b) Isométrica da ocupação do auditório aberto. Elaborada pelo autor.

Figura 74: Perspectiva da sala multiuso. Elaborada pelo autor.

Figura 75: Perspectiva do auditório. Elaborada pelo autor.

Figura 76: Planta Segundo Pavimento. Elaborada pelo autor.

5.12 COMEDORIA

No terceiro pavimento foi alocado o espaço de comedoria, sendo distribuído ao longo da rua de diferentes metragens com o intuito de atender diversas demandas de restaurantes, gerando uma heterogeneidade na ocupação do pavimento, possibilitando a locação de bares, restaurantes, cafés, dentre outras modalidades de estabelecimentos. Perimetral a circulação foram distribuídas mesas cobertas ao lado das floreiras e acima do auditório também foram distribuídas mesas ao ar livre, criando um mirante que aproveita a vista para a Paulista.

07 | vestiário

09 | dml

18 | banheiros

28 | cozinha

29 | bar, restaurante (grande)

30 | bar, restaurante (pequeno)

31 | comedoria aberta|mirante

Figura 77: Perspectiva do Mirante. Elaborada pelo autor.

Figura 78: Perspectiva Comedoria. Elaborada pelo autor.

Figura 79: Corte esquemático apresentando a disposição das tipologias. Elaborada pelo autor.

Figura 80: Corte esquemático apresentando a disposição das tipologias M com a circulação. Elaborada pelo autor.

5.13 HABITAÇÕES E ESCRITÓRIOS

O segundo e terceiro setor são constituídos por dois pavimentos tipos nos quais foram distribuídos três tipologias de salas de diferentes metragens, notase que a relação da circulação foi invertida para a fachada do FIESP com o intuito de captar o máximo de claridade e insolação para as salas. A distribuição dos pavimentos tipos foi realizada a cada dois andares com o propósito de mitigar uma parte da metragem de circulação necessária por consequência da horizontalidade do edifício e criar uma ventilação cruzada para os duplèx. Dessa forma, o acesso às salas acontecem nos pavimentos tipo par, enquanto no pavimento tipo ímpar a largura que era utilizada para a circulação é concedida para a metragem das salas. Sendo assim, o pavimento é composto por três tipologias: 24 unidades da pequena (P) com 40m² sendo a única não duplex, 20 unidades da tipologia média (M) com 90m² é um duplex no qual seu pavimento inferior está abaixo da tipologia P e seu acesso é mais estreito, e 20 unidades da tipologia grande (G) com 130m² esta tem uma maior liberdade em relação às outras duas tipologias, visto que, ela não tem diferença de metragem entre os pavimentos. Portanto , totalizam-se 64 unidades para locação no edifício, somando com as 8 unidades de salões disponíveis em todos os pavimentos tipo são 72 unidades disponíveis para diversas modalidades de locação.

Figura 81: (a) Setorização do pavimento tipo ímpar. (b) Setorização do pavimento tipo par. Elaborada pelo autor.

Portanto, a diferença entre o setor dois e três se dá apenas pelo programa das salas, sendo sugerido para o setor dois o programa comercial e para o setor três programas habitacionais. Vale ressaltar que as tipologias M e G foram pensadas para locação comercial de diferentes volumes de funcionários e também para uso habitacional. A tipologia P também é pensada para a locação habitacional e comercial, mas, a proposta dela também consiste em alugar esses espaços menores para pequenas reuniões, estadias, encontros dentre outros programas que não exijam um longo período de locação. Além da tipologia P foram distribuídos salões no pavimento tipo par devido a volumetria do edifício gerar espaços residuais, nos quais foi sugerido a ocupação para espaços de coworking, festas, pequenas palestras, dentre outras atividades, possibilitando disponibilizar a locação desses salões para pessoas que residem e utilizam o edifício e para locatários que estão necessitando de um espaço para realizar um evento. Logo, para a proposta da distribuição das salas foi avaliado a liberdade do espaço em abarcar diferentes situações de locação e a transitoriedade da locação sendo a tipologia M e G salas com programas que necessitam de locação de longo período, isto é, reuniões, alugueis, workshops, dentre outros. Em relação a tipologia P, ela oferece uma flexibilidade maior de locação para turistas, pernoites e até pequenas reuniões de negócios. Vale ressaltar que a distribuição do setor dois e três seria uma situação inicial sugerida no projeto, podendo futuramente diluir esse arranjo de maneira mais heterogênea de acordo com a demanda na região.

Figura 82: Tabela de possibilidades de ocupações das salas. Elaborada pelo autor.

Figura 83: Planta Terceiro, Quinto Pavimento (ímpar). Elaborada pelo autor.

Figura 84: Planta Sétimo, Nono Pavimento (ímpar). Elaborada pelo autor.

Figura 85: Planta Quarto, Sexto Pavimento (par). Elaborada pelo autor.

Figura 86: Planta Oitavo, Décimo Pavimento (par). Elaborada pelo autor.

Figura 87 (a, b, c): Isométrica dos tipos de ocupação do salão. Elaborada pelo autor.

Figura 88 (a, b, c): Isométrica da tipologia P, M e

G. Elaborada pelo autor.

Figura 89: Planta Praça D’água. Elaborada pelo autor.

5.14 PRAÇA D’ÁGUA

A terraço do edifício não foi categorizado nessa distribuição por se tratar de um espaço livre que pode ser utilizado por pessoas do edifícios e visitantes dependendo da administração do edifício, logo, o espaço livre do terraço foi idealizado como uma praça d’água, afinal é a área mais privilegiada de insolação, portanto foi alocado um espaço de solário, uma raia que está posicionada na circulação das salas onde há a distribuição dos principais pilares do edifício, e pequenos injetores de água no piso que além de refrescar as pessoas, criam um espaço recreativo para crianças e adultos. Para conectar o ambiente da raia com o solário foi criado uma cobertura leve sinuosa de estrutura metálica que é apoiada com tirantes, que cria um eixo longitudinal acompanhando o desenho do canteiro. O desenho do canteiro foi criado a partir do resultado do algoritmo das floreiras, extraindo uma linha do desenho das mesmas e estampando no perímetro do piso da praça d’água, objetivando a privacidade dos usuários criando uma ambiência de “mata” que envolve os programas descartando a necessidade de um guarda corpo aparente na maioria do perímetro do terraço.

Figura 90: Planta Cobertura. Elaborada pelo autor.

Figura 91: Isométrica de usos da Praça D’agua. Elaborada pelo autor.

Figura 92: Perspectiva Ejetores dos d’água. Elaborada pelo autor.

Figura 93: Perspectiva da Piscina. Elaborada pelo autor.

Figura 94: Corte A. Elaborada pelo autor.

Figura 95: Corte B. Elaborada pelo autor.

Figura 96: Corte C. Elaborada pelo autor.

Figura 97: Corte D. Elaborada pelo autor.

Figura 98: Perspectiva da esquina. Elaborada pelo autor.

Figura 99(a, b, c): Diagrama da concepção das floreiras desenvolvidas no grasshopper. Elaborada pelo autor.

5.15 FLOREIRA

Para a obtenção dos desenhos das floreiras foi desenvolvido um script no Grasshopper, com o intuito de mitigar a radiação solar direta e valorizar a fachada, trazendo um elemento construtivo estéticamente interessante e funcional. Posto isso, as fachadas foram divididas de acordo com a modulação das salas, isto é, a cada 6m a floreira dilata ou contrai sua dimensão, e para isso foram determinadas quatro medidas para manter uma coerência nas dimensões e no desenho dos elementos, portanto foi determinado que as floreiras mediriam da menor para a maior: 0.4, 0.8, 1.2 e 1.6m. A partir destas informações foi possível estipular os objetivos e restrições que seriam a quantidade de radiação mitigada e as medidas determinadas. Para obter-se uma volumetria interessante na fachada, foi utilizado um componente do Grasshopper denominado Graphmapper, que auxiliou a criação do movimento das floreiras a partir de gráficos de funções aritméticas, no caso foi utilizado o gráfico de senóide. Com a indicação das quatro medidas de floreiras, foi possível determinar a composição de espécies da fachada principal, do canteiro do terraço e praça seca. Para tal fim, foi prioridade selecionar espécies nativas da Mata Atlântica por ser o bioma predominante da capital, logo a família mais explorada na seleção de espécies foi a Araceae por se tratar dos principais filodendros e Davalliaceae que compõem a família das samambaias. Portanto os critérios de seleção de espécies foram baseados no endemismo e na sua morfologia, e além de selecionar espécies arbustivas e trepadeiras, foi selecionado extratos arbóreos que já tinham ocorrência na avenida paulista para compor os canteiros.

Figura 100(a, b): Diagrama da quantidade de horas de sol nas fachadas antes e após a inserção das floreiras. Elaborada pelo autor.

Figura 101: Isométrica das sombras

sombras resultantes da volumetria das floreiras. Elaborada pelo autor.

Figura 102 (a, b, c, d, e, f): Estudo de sombra no período das 08, 10, 12, 14, 16 e 18 hrs. Elaborada pelo autor.

Figura 104: Tabela de imagens das espécies selecionadas. Elaborada pelo autor.

Figura 103: Tabela de das espécies selecionadas e distribuição por floreiras. Elaborada pelo autor.

Figura 105: Elevação das floreiras P, M, G, GG, mostrando a volumetria das espécies selecionadas. Elaborada pelo autor.

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THE VALLEY PROJETO CONSIDERAÇÕES FINAIS

A partir da etapa de pesquisa teórica foi possível destacar a importância das ferramentas digitais no processo de concepção projetual na busca de soluções, na otimização das etapas de projeto, no auxílio na tomada de decisões, dentre outros pontos que foram destacados na pesquisa e no projeto. Com a utilização na prática de softwares de simulação generativa, foi possível compreender qual o papel do arquiteto com o auxílio de ferramentas generativas e qual o papel da ferramenta, posto que, desde a concepção do script até a seleção de qual solução é a mais viável, é fundamental o arquiteto ponderar quais são as condicionantes que permeiam o projeto e como elas serão utilizadas no script para não gerar discrepâncias indesejadas da proposta inicial, mas sim alcançar resultados satisfatórios com uma visão multiobjetiva dos problemas que estão intrínsecos ao projeto de arquitetura.

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