UFRGS | RGIII - MÓDULO LUNA VISTA by felipicardososantos

LUNA VISTA

Pavilhão Modular Expositivo Exercício de projeto paramétrico e protótipagem por fabricação digital

Representação Gráfica III | 2022/2

Prof.ª Bárbara Lorenzoni | Turma C

Grupo 8: Felipe Cardoso, Graziele Corso e João C.

RGIII

O projeto aqui apresentado faz parte de um conjunto de estudos desenvolvidos na disciplina de Representação Gráfica III, ministrada durante o 4º semestre do curso de graduação da Faculdade de Arquitetura da Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Apesar de seu caráter essencialmente ferramental, a disciplina consiste no ensino de um novo método de projeto que difere do convencional, denominado design computacional.

O objetivo de RGIII é a introdução ao design digital, abrangendo desde o ensino de novos meios de formulação de problemas arquitetônicos até o aparelhamento dos alunos para uso de ferramentas específicas (softwares de projeto paramétrico e ferramentas de fabricação digital). Visto sua complexidade conceitual e prática, as aulas são divididas em três blocos, que fazem uso de diferentes técnicas.

O bloco inicial da disciplina consiste na introdução ao design digital, que é feita por aulas teóricas sobre conceitos fundamentais de projeto paramétrico, fabricação digital e geometrias. São feitos exercícios de análise de edificações (correlacionando aspectos formais e construtivos) e de formulação de algoritmos analógicos que representam raciocínios lógicos abstratos e aplicados a problemas formais. No segundo bloco é apresentado o software de projeto paramétrico e são desenvolvidos exercícios no formato de tutorial para uso guiado deste e compreensão de sua organização e funcionamento.

No terceiro e último bloco os alunos desenvolvem um projeto em grupo, utilizando-se do software paramétrico para concepção e representação e ferramentas de fabricação digital para prototipagem. Os alunos são aparelhados com aulas sobre conjuntos de ferramentas do software, comandos de uso comum e técnicas de manipulação de dados do projeto, sendo as aulas ordenadas de acordo com as demandas que surgem e em crescente complexidade. Além disso, os alunos aprendem a gerar arquivos para importação nas ferramentas de fabricação digital e tem aulas práticas de uso dessas para construção de seus protótipos. Durante todo o

semestre são feitos assessoramentos gerais de dúvidas e dificuldades comuns e individuais para ajustes específicos dos algoritmos.

O exercício final da disciplina propõe a criação de um pavilhão cultural expositivo modular. Buscando a exploração de uma variedade de soluções e aprendizado coletivo, é determinado que cada grupo situe seu projeto em um continente (ou planeta) e adote um tipo de geometria para exploração no projeto. Além disso, para ilustrar a aplicabilidade dos sistemas mencionados em diferentes escalas o exercício é dividido em 4 etapas: formulação do programa do projeto, contexto de inserção e materialidade básica (etapa conceito); concepção formal do módulo (etapa forma); detalhamento construtivo (etapa estrutura); distribuição, replicação e combinação da forma (etapa implantação). Assim, é exercitado o projeto na escala do objeto, construção e inserção urbanística.

O desenvolvimento do projeto paramétrico foi feito nos laboratórios da Faculdade de Arquitetura da UFRGS com o uso do Grasshopper como ferramenta de programação visual, que opera dentro do Rhino 7 (software CAD). As maquetes de fabricação digital foram concebidas no Laboratório de Inovação e Fabricação Digital da Escola de Engenharia da UFRGS (LifeeLab), utilizando-se para impressão 3D o equipamento modelo Ultimaker S5 (tecnologia de impressão por FDM), intermediado pelo software Cura (arquivos de entrada em formato .STL) e para corte a laser o equipamento modelo MC1060, intermediada pelo software RDWorks (arquivos de entrada em formato .DXF).

A disciplina de RG III é um projeto em andamento, sendo aprimorada a cada semestre. Futuramente serão resolvidas questões de transição entre a escala da construção e a de prototipagem no que tange as diferentes materialidades aplicáveis. Além disso, será incluído o ensino de ferramentas de otimização e análise da performance do projeto e serão introduzidas técnicas de estímulo criativo visual a partir de inteligência artificial para concepção dos projetos, buscando explorar ao máximo o potencial do design computacional. O projeto aqui apresentado faz parte de um conjunto de estu-

A Lua na Lua- Conceito e Proposta de Projeto

A Lua é um dos objetos celestes mais fascinantes do sistema solar. É o único satélite natural da Terra e, embora seja relativamente pequena em comparação com outros corpos celestes, tem um impacto significativo em nossa vida cotidiana. A Lua é conhecida por sua beleza misteriosa, com uma superfície marcada por crateras, montanhas e planícies, e tem sido um objeto de fascínio para a humanidade há milhares de anos. Além de ser um objeto de beleza natural, a Lua desempenha um papel importante na regulação das marés, na estabilização do eixo de rotação da Terra e no fornecimento de uma base para a exploração espacial humana.

Como partido de criação, se pensou em um pavilhão expositor/ observatório. Onde seriam exibidos estudos sobre o local e ao mesmo tempo, mostrar o estudado. Um local para a realização de palestras, ou um espaço de estar e lazer, para observar a imensidão da galáxia. Sendo um pavilhão itinerante, poderia ser desmontado e remontado em diversos lugares e acompanhar a topografia acidentada da Lua e seus formatos orgânicos. O importante é que se possa olhar ao redor e não esconder a beleza ao redor.

Além disso, o pavilhão deveria, por diretriz de projeto, ser composto de superfícies de translação. Para a composição estrutural, se pensou em realizar a maior parte da estrutura em aço, revestidas por fora com membranas de policarbonato tensionadas por fora. Sendo uma tensoestrutura, facilitaria muito a montagem e desmontagem da mesma. Um exemplo de algo parecido, são as camadas de fora do Estádio Beira-Rio, executado da mesma maneira. A única maneira viável de se transportar a estrutura até o espaço, será por meio de um foguete, de forma mais compacta, seria levada a estrutura desmontada, a armação de aço e a membrana de policarbonato. Como as peças, em maioria, são distitas, e as similares acabam sendo intercambiáveis, não se encontram grandes problemas. Já que a estrutura só fica de pé, se montada da forma correta.

Fig.- Estádio Beira-Rio, referência de materialidade

Superfícies de Translação e Suas Características

As superfícies de translação são objetos matemáticos que surgem a partir do deslocamento de uma curva em um espaço tridimensional. Essas superfícies são geradas pela translação de uma curva plana ao longo de uma trajetória em um espaço 3D, resultando em uma superfície contínua.

Essa curva pode ser uma linha reta, uma curva plana ou uma curva espacial. Por exemplo, se a curva plana for um círculo e a trajetória for uma reta, a superfície gerada será um cilindro. As superfícies de translação podem ser descritas por suas propriedades geométricas, como a curvatura média, a torsão, o raio de curvatura e o ângulo de orientação. Essas propriedades podem ser usadas para estudar e entender as propriedades físicas de objetos reais que possuem superfícies de translação, como tubos, rodas dentadas e helicópteros.

As superfícies de translação são um tipo importante de superfície no campo da geometria diferencial, que é o estudo das propriedades geométricas das curvas e superfícies. Essas superfícies surgem quando uma curva é transladada ao longo de uma trajetória, produzindo uma superfície contínua.

Uma característica importante das superfícies de translação é que elas são invariantes por translação em pelo menos uma direção. Isso significa que, se uma superfície de translação é transladada em uma certa direção, ela continua a ser a mesma superfície, apenas deslocada em relação ao seu ponto de origem.

Existem vários exemplos de superfícies de translação na natureza e na tecnologia. Por exemplo, um tubo é uma superfície de translação gerada pela translação de um círculo ao longo de uma linha reta. As rodas dentadas também são exemplos de superfícies de translação, onde os dentes são gerados pela translação de uma curva plana em torno de um eixo.

A importância das superfícies de translação na matemática é devida à sua simplicidade e à sua capacidade de serem descritas por meio de funções matemáticas. Essas superfícies possuem propriedades geométricas interessantes, como curvatura constante, que podem ser estudadas para entender melhor sua estrutura e comportamento.

As superfícies de translação também têm aplicações em áreas como a física e a engenharia. Por exemplo, as superfícies de translação são utilizadas na modelagem de asas de aeronaves, que são superfícies que se movem através do ar em movimento translacional. Além disso, as superfícies de translação são importantes na teoria das superfícies mínimas, que é o estudo das superfícies de menor área possível em uma determinada classe.

Em resumo, as superfícies de translação são objetos matemáticos importantes que têm diversas aplicações práticas e teóricas. O estudo dessas superfícies é essencial para entender melhor as propriedades geométricas das curvas e superfícies, bem como para desenvolver novas tecnologias e aplicações em áreas como a física, a engenharia e a matemática aplicada. Em resumo, as superfícies de translação são objetos matemáticos fascinantes e com diversas aplicações práti-

De diretriz de projeto, a equipe deveria projetar e desenvolver tal pavilhão através de uma Superfície de Translação

Forma- Simbologia e

Optou-se, para criar uma espécie de domo, partir as luas crescentes ao meio. A estrutura final compõe se por dois arcos grandes, um mais a frente (simbolizando uma grande entrada) e outro atrás, percorridos transversalmente por seis meios arcos, todos em formato de lua crescente e minguante, estes arcos transversais cobertos por uma camada transparente e fosca, para proteger da incidência de luz solar e ao mesmo tempo, permitir alguma permeabilidade visual do arredor.

Ao se pensar em um pavilhão expositivo para a Lua, decidimos tomar como base conceitual, a percepção humana da Lua e como ela é representada. Durante o processo, chegamos a conclusão de que uma imagem que todos conhecem e remete imediatamente à Lua, são suas fases, especialmente as fases “minguante” e “crescente” . Como trabalhamos com superfícies de translação, uma curva que percorre a outra, se fez a combinação perfeita, sendo assim, desenvolvemos um pavilhão modular, onde luas crescentes, percorrem luas minguantes.

“Eu sempre achei fascinante a forma da lua. É como se ela estivesse sempre mudando de roupa, exibindo de moda celestial todas as noites!” Anna Wintour, editora-chefe da revista Vogue.

Fig.2

e Identidade Visual

exibindo diferentes formas e cores para nos encantar. É como se ela estivesse nos dando um show

Esboço- Composição do módulo; Fig.

Esboço- Possíveis distribuições do módulo; Fig.

Esboço- Distribuição linear; Fig.

FormaAspectos Técnicos

Maquete- Analógica, primeiro modelo após os estudos gráficos; Fig.6

Algoritmo- Analógico do volume simplificado; Fig.6

Antes de desenvolver a gemometria nos Grasshopper, se incentivou tentarmos desenvolver uma versão inicial da lógica usada para criar o algoritmo, bem como uma simplificação da forma, para auxiliar na vizualização e para uma primeira etapa de fabricação.

Este algoritmo nos gerou um quarto de uma esféra, que seria a simplificaçaõ de toda volumetria de nosso módulo

Isométrica-Volumetria simplificada; Fig.8

ESTRUTURA

Em questão de estrututra, não tivemos muitas dificuldades para desenvolvê-la, já que o módulo em sí, se tem a estrutura plena. O que precisamos fazer era segmentar o volume em partes independentes e obter os encaixes e travamentos entre cada peça. Para isso, tivemos que programar o algoritmo de forma que se pudesse obter a geometria residual entre o encontro das peças transversais e as longitudinais. Finalmente, obtivemos um arco maior (parte de trás), um arco menor (parte da frente) e cinco meio arcos independentes. É importante frizar que, para a cadeira de RG III, que não é propriamente uma cadeira de projeto, nos abstivemos de projetar a estrutura interna, o que seria importante para a maneira que resolvemos sua materialidade, simplificando-o em sua forma externa.

Dito isso, resolvemos mostrar a parte da estrutura interna de outro projeto com características similares ao nosso, o Estádio Gigante da Beira Rio, localizado em Porto Alegre. O projeto conta com estrutura em aço coberta por membranas de policarbonato, além de ter uma forma curva.

-Referência Estrutura Estádio Beira Rio; Fig.8

Tendo definido o formato através de esboços e discussões conceituais, elaborando esquemas de algoritmo analógicos para tentar facilitar o processo com o software e tendo feito uma pré fabricação de um volume simplificado. Partimos diretamente para o volume definitivo de nossa estrutura, após, para a etapa de fabricação da mesma. O código passou por diversos ajustes, não só para ajustar o módulo visualmente, mas (e principalmente) para garantir sua integridade estrutural.

Como menciodo anterioremente, o módulo Luna Vista consistiria em luas minguantes que seriam percorridas por luas crescentes, agora explicaremos mais detalhadamente como isso ocorreria, bem como uma passo-a-passo do processo de montagem e planificação no Grasshopper.

Partindo da definição de um arco, que venceria a distância de dez metros no solo, dividiria-se o mesmo em nove pontos, destes nove, os quatro mais perto das pontas serão a base para as luas minguantes. O restante, será a base das meia luas crescentes que cortarão os arcos da frente.

5 m

10 m

Planta Baixa- Sem escala; fig

Estrutura- Passo- a- passo Montagem no Grasshopper

Para compreender verdadeiramente a lógica por trás do modelo, se desenvolveu um passo- a- passo, explicando e ilustrando cada parte do cógido que é relevante para a formação do sólido e sua planificação.

Algoritmo- Trecho de geração dos arcos frontais; Fig.10 Isométrica- Arcos frontais;Fig.11 Algoritmo- Trecho de geração dos meio arcos transversais; Fig.12

Isométrica- Arcos

Algoritmo- Trecho de junção da estrutura base; Fig.14

Isométrica- Estrutura base; Fig.15

Algoritmo- Fechamento; Fig.16 Isométrica- Estrutura completa Fig.17

5/6

Arcos frontais;Fig.13

1- Obtenção de pontos, para traçar a localização certa de todos os componentes, isolando pontos e compondo os arcos da frente através de arcos;

2- Transposição dos pontos criados anteriormente, para frente e para cima, gerando os pontos finais dos meio arcos transversais;

3- Junção das duas partes em um único sólido;

4- Fechamento da estrutura, criando uma malha através das localizações dos pontos finais e iniciais de cada meio arco;

5- Subtração da interssessão entre os arcos horizontais e transversais, para gerar encaixes para montar a estrutura pós- fabricação.

6- Planificação da estrutura para impressão.

Algoritmo- Trecho de planificação da estrutura; Fig.18 Isométrica- Arcos cortados; Fig.20 Isométrica- Planifcação; Fig.19

3 4

Estrutura- Fabricação

Feito o algortimo, resolvemos tentar a fabricação por impressão 3D, feita em filamento PLA (polímero termoplástico ácido polilático) de diâmetro 2,85 mm, após devidamente desenvolver o algoritmo, buscamos realizar a impressão 3d, até o momento da fabricação, o algoritmo provou não funcionar para esse método, tanto pela estrutura não ter sido reconhecida plenamente pelo software de impressão 3d, imprimir a nossa geometria se mostrou muito custosa, sendo os suportes para sustentar as partes da estrutura. Vendo que a impressão 3d não obteve sucesso, percebemos que a abordagem ideal para nosso módulo, seria a impressão por corte a laser. sendo assim, usamos de um MDF cru espessura nominal 3 mm (espessura real aproximada 2,85 mm), marca Berneck, para servir de matéria prima de fabricação do módulo. Buscamos planificar a estrutura, porém não conseguimos organizar plenamente no software, por isso tivemos que optar por levar a planificação desorganizada para o software AutoCad e organizar, obtendo sucesso. Optamos por fazer o modelo final com duas camadas de Mdf, o que fez com que os encaixes não ficassem muito justos, mas ainda assim, encaixavam

Impressão 3d- Início; fig. Impressão 3d- Meio; fig. Impressão 3d- Meio; fig.

Planificação- Fig. Corte à laser- MDF cortado; Fig.

Corte à laser- MDF sendo cortado; Fig.

Montagem- Impressão 3d;

Maquete- MDF finalizada; fig.ig.13 Maquete- MDF finalizada; fig.ig.13 Maquete- MDF finalizada; fig.ig.13

Montagens

Montagem- MDF ambientado; Fig.

Montagem- MDF ambientado; Fig. Esboço- Distribuição linear; Fig.

Implantação

Obtendo um resultado desejável da maquete de MDF, resolvemos fazer algumas colagens de como funcionariam e se estruturariam esses espaços entre si, e como os usuários interagiriam com tais distribuições pensadas.

A primeira, tomando partido das planices da Lua, buscou-se criar uma galeria longa, juntnado cada módulo lateralmente

A segunda, cria-se um corredor, espelhando essa galeria horizontal, criando um corredor, obtendo-se uma galeria fechada

Como mencionado anteriormente, resolvemos tirar partido das cratéras da Lua, tando do formato de seu declive, e das partes planas. Sendo assim, desenvolvemos três tipos de im-

A terceira e última, tira partido do declive das cratéras, organizando-se de forma radial/ vertical ao longo do declive, crinado-se um percurso vertical

Montagem- Distribuição 1

Montagem- Distribuição 2

Algoritmo analógico- Dist 1

Algoritmo analógico- Dist 2

Algoritmo analógico- Dist 3

Montagem- Distribuição 3

Algoritmo- Distribuições

Algoritmo- Caminhos

Algoritmo

Especificamente falando sobre o algoritmo, ele se divide em três partes. A primeira é onde se criam os dados necessários para o início da modelagem (arco da base, pontos específicos, alturas iniciais e finais e etc.). A segunda, modelagem, onde são obtidas as formas, através dos dados obtidos na primeira parte

zoom da parte 1