TGI 1 IAU/USP - Arquitetura para o desempenho e eficiência energética: Habitar pós pandemia

Arquitetura para o desempenho e eficiência energética: habitar pós pandemia

TGI 1 - 2021

Discente: Larissa Fernandes Medina Orientadores: Prof. Dra. Kelen A. Dornelles e Prof. Dr. Bruno L. Damineli Instituto de Arquitetura e Urbanismo IAU-USP

“Any sufficiently advanced technology is indistinguishable from magic.” – Arthur C. Clarke - P. 2

Sumário INTRODUÇÃO......................................................................................4 ESTUDOS TEÓRICOS...........................................................................6

APORTE TEÓRICO E REFLEXÕES..................................................7

HABITAR NO PÓS PANDEMIA......................................................11

REFERÊNCIAS PROJETUAIS........................................................14 ESTUDOS URBANOS.........................................................................16

A CIDADE.....................................................................................17 O PROJETO........................................................................................29

DIRETRIZES PROJETUAIS............................................................32 TIPOLOGIAS................................................................................35

PROGRESSO DO ALGORITMO....................................................38

DESENHOS TÉCNICOS E MAQUETE DIGITAL.............................42 BIBLIOGRAFIA....................................................................................48

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introdução

Este Trabalho de Graduação Integrado busca englobar três conceitos: eficiência energética, habitar contemporâneo e arquitetura voltada para desempenho (performative architecture). A discussão sobre a arquitetura contemporânea e seu impacto na sociedade é muito relevante no cenário acadêmico, como destacado no trabalho de Arantes (2012). A arquitetura digital, em forte crescimento, é ressaltada principalmente por Kolarevich (2003), além de Oxman e Gu (2015), Artopoulos et al (2006).

Sobre arquitetura performática em específico, Karakoç e Cagdas (2015), Touloupaki e Theodosiou (2017) e Araya (2011) estão sendo estudados.

A ideia é consolidar esses conceitos na forma de um edifício vertical multihabitacional, com uso misto em seus primeiros andares e um amplo terraço. A metodologia projetual para isso será o desenvolvimento de um algoritmo considerando as seguintes variáveis: localização, ventilação natural, percurso solar em diferentes épocas do ano e temperaturas médias. Para isso, foi escolhida a utilização do software Rhinoceros 6 + Grasshopper e o plugin Ladybug, para gerar possíveis aberturas e formas que atendam a determinadas qualidades de conforto ambiental desejadas, levando em consideração qual ambiente interno está em qual orientação, qual o melhor posicionamento para o edifício, etc.

Para a realização desse trabalho, a autora está amparada por uma iniciação científica na área de arquitetura digital (realizado entre 2017 e 2018) e também está terminando a ênfase em computação pelo Instituto de Ciências Matemáticas e Computação (ICMC-USP), cursado desde 2018. Assim, a metodologia escolhida levou em consideração essas habilidades específicas.

Nesse semestre em TGI 1, houve o desenvolvimento dessa parte teórica e conceitual, foi realizado o estudo sobre a construção dos algoritmos e possíveis scripts que possam ser usados como auxílio. Para o algoritmo, há algumas pesquisas que explicam o meio utilizado para a

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geração da forma. Exemplos como Karakoç et al (2015) usam Visual Basic, com parâmetros como horário, ângulo da radiação solar, direção do sol, dia, mês, latitude e longitude, e também foram pesquisadas outras referências usando Rhinoceros+Grasshopper. A ideia de metodologia imaginada para o projeto seria seguindo essa descrição de Araya (2011, p 52-53): “The role of modeling and simulation has become central to technological performance, allowing designers to foresee and prevent as well as estimate and forecast, checking potential situations for the best results. This is an empowering action, as technological performance gives them the capacity to predict and antecipate”

Ou seja, durante o desenvolvimento do projeto, serão utilizadas as tecnologias de forma a auxiliar a previsão do comportamento do ambiente do edifício em determinadas situações, simulando-as e buscando adaptar as escolhas projetuais para atingir um conforto ambiental adequado. Um dos produtos advindos do uso dos softwares de programação visual seria uma “capa” ou pele com geometria complexa, que envolva as aberturas e o sombreamento do edifício.

Nesse semestre de trabalho, após construir um “algoritmo básico” — que captura as informações do clima local, radiação e vento — e definido um terreno e local específico, foi feito um estudo sobre a inserção urbana e a volumetria preliminar, levando em consideração o Plano Diretor da cidade de São José dos Campos. Também foi feito um levantamento da população do bairro (Jardim Veneza) e dos apartamentos disponíveis nos arredores, para assim definir os diferentes tipos de habitação. Além disso, foi realizado uma planta preliminar do térreo e dos pavimentos tipo, e um estudo de insolação pela maquete digital.

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estudos teóricos

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Aporte teórico e reflexões

Para a escolha dos textos, artigos e livros, foi levado em consideração as questões que busca-se discutir nesse Trabalho de Graduação Integrado.

Questão 1: Por que é importante pensar a fachada no contexto contemporâneo?

A importância da imagem na sociedade contemporânea é explicitada pelo uso intensivo de redes sociais e, na arquitetura, pelo crescimento do chamado “StarSystem”. O impacto visual se tornou muito relevante, porém, como defende Arantes (2012), os arquitetos desse sistema produzem arquiteturas de exceção — que, apesar de implementar os softwares mais atuais, a base do trabalho no canteiro continua sendo precarizada e imigrante. Na “arquitetura da era das marcas”, como chama o autor, a prevalência do exterior em detrimento do interior, que são tratadas como peles, são relativamente independentes da estrutura de seu interior. Portanto, na arquitetura contemporânea, pode-se dizer que a fachada engloba todo esse aspecto visual, a “marca” do arquiteto, sua diferenciação e destaque em relação ao restante da cidade. Isso gera grande controvérsias dentro do campo acadêmico, como alguns ressaltando que os arquitetos “se venderam” para o mercado, ou, segundo Ortiz (2013), chamando isso de “arquitetura de alta costura” que não considera o contexto, “arquitetura de passarela”, uma “desvirtuação” do trabalho do arquiteto. Nesse trabalho, será levado em consideração essas críticas e o contexto contemporâneo para enriquecer o debate e a construção do Trabalho de Graduação Integrado.

Questão 2: Quais e como são os novos modos de habitar pós pandemia?

Tratando-se do “habitar contemporâneo”, imagina-se confrontar o individualismo das habitações mais comuns hoje (varandas “gourmet”, piscinas individuais por apartamento, dentre outras concepções comuns de habitações de alto padrão), na forma de áreas coletivas interiores, possíveis avarandados amplos e verdes entre diferentes andares, ou seja, áreas comuns agradáveis ao usuário, para lazer e contemplação, e de forte impacto no visual total do projeto. Ainda, a pandemia do SARS-CoV-2 deixa em evidência a importância do local de morar e acabou revertendo a divisão definida pela Carta de Atenas, da cidade moderna de trabalhar, lazer, habitar e circular. Por vários meses, todas essas atividades deveriam ser feitas no mesmo local, ou no mínimo a maior parte delas. Reforça-se assim a importância da casa contemporânea, que, visto a possibilidade de outras pandemias, deve buscar abarcar todas essas funções em um espaço diminuto. Ainda, fornecer espaços semi-privativos para “respirar” e ver a luz do sol seria de grande importância. Imaginou-se então fornecer espaços coletivos entre unidades, com arborização e abertos para receber luz solar, refletindo diretamente no desenho da fachada. Porém, pensou-se em aumentar a área arborizada e áreas verdes do edifício, que também contribuem com o conforto ambiental.

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Questão 3: Como aliar arquitetura performática (arquitetura para o desempenho, ou performative arquitecture) e eficiência energética no Brasil?

Na questão de eficiência energética, imaginou-se levar em consideração principalmente o conforto ambiental, mas também outros aspectos da sustentabilidade, como a minimização do uso de iluminação artificial e ar condicionado, mas não tanto a questão dos materiais, já que para produzir essa “pele” complexa, que será explicada mais aprofundamente adiante, dificilmente seria possível usar materiais como bambu ou madeira. Os conceitos de eficiência energética e geometria complexa podem ser unidos pelos estudos sobre a arquitetura performática. Apesar da ideia de arquitetura performática muitas vezes envolver algum tipo de modificação robotizada, que se adapta à mudanças automaticamente, nesse trabalho esse conceito será tratado no quesito adaptação climática, ou seja, uma estrutura estática otimizada para o local onde o edifício será inserido. Isso facilita economicamente também a realização do projeto. Uma arquitetura que priorize o conforto ambiental é extremamente relevante levando em consideração as mudanças climáticas que vem sendo cada vez mais intensas nas últimas décadas.

Para esse trabalho, será adotada a definição de Lamberts et al (2014, p.5): a eficiência energética é uma característica do edifício que representa sua potencialidade em ter conforto visual, térmico e acústico com baixo consumo de energia. Assim, o desempenho térmico e luminoso será considerado nas decisões projetuais. Uso de luz natural, resfriamento e aquecimento passivo dos ambientes também são pontos importantes.

Dessa forma, o local do projeto é extremamente relevante para determinar as melhores estratégias, e será utilizada a definição presente na ABNT NBR 15220-3:2005 - Desempenho térmico de edificações - Parte 3: Zoneamento bioclimático brasileiro e diretrizes construtivas para habitações unifamiliares de interesse social para auxiliar as diretivas projetuais.

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Arquitetura para o desempenho

O termo “Performative Architecture” ou, em tradução literal, Arquitetura Performática ou de performance (também podendo ser traduzido como arquitetura para o desempenho) é estudado principalmente por Kolarevich (2003, p.24), que a define como uma arquitetura que usa a performance como base para projetar a forma, usando simulações de base qualitativa e quantitativa. Exemplos de estudos realizados usando esse tipo de tecnologia é o de Karakoç e Cagdas (2015), no qual usaram radiação solar, ângulo, latitude, longitude e outros parâmetros para alterar um invólucro arquitetônico, que reagia perante a mudança desses parâmetros de acordo com a estação do ano. “After all modules are calculated oriented to sun, porosity of the modules can be change by the data and this envelope control system by an decision making algorithm” (KARAKOÇ et al, 2015, p. 6). A otimização da localização dos módulos é feita usando Rhinoceros e plugins (Grasshopper, HelioTrope, Diva, GEco e VB.NET) e a linguagem Visual Basic. Os autores reforçam que usar “adaptive buildings” faz com que as pessoas usem menos recursos naturais e melhora o conforto (KARAKOÇ et al, 2015, p.16).

Oxman et al (2007) defende que as simulações usando protótipos virtuais é um jeito de obter feedback e ajudar o arquiteto a julgar o projeto com fundamentação, dando suporte para modificações no design.

Essas simulações são baseadas em dados quantitativos e analíticos, podendo variar desde análises visuais até simulações de temperatura, comportamento de acordo com condições físicas, etc. Os autores ressaltam que o processo de projeto é composto por ciclos repetitivos de geração, avaliação e modificação, até que alcancem os requisitos e resultados esperados. Essas simulações, portanto, seriam adequadas para o momento de avaliação. (Oxman et al, 2007, p.228).

Ressaltam que o projeto baseado na performance atualmente é reconhecido como uma das formas mais significativas e produtivas de pro-

como um princípio projetual, podendo considerar-se “formalmente neutra”, no sentido no qual a geração de forma é um resultado de simulações de performance. (Shea, K., Aish, R. , Gourtovaia, M., 2003; Kolarevic and Mal- kawi, 2005 in Oxman et al, 2007, p229). Assim, ao invés de usar os meios digitais para avaliar uma forma já criada, a avaliação e teste das proposições projetuais permite que estas sejam redesenhadas de acordo com os resultados obtidos.

Para Toloupaki e Theodosiou (2017), os softwares para análise da performance, chamados Building Performance Tools (BPS), são essenciais para o processo de projeto de edifícios sustentáveis (green building), sendo usados normalmente no início do processo de projeto. A combinação desses softwares e da otimização projetual é uma técnica tanto prática quanto filosófica, e já foi chamada de várias formas diferentes: CDO — Computational Design Optimization, Performance-based design, Design by simulation, MDO — Multidisciplinary Design Optimization, GDS — Generative Design System, GOD — Goal-Oriented Design, mas atualmente o termo “arquitetura performática” ou arquitetura guiada pela performance (Performance-Driven Design Optimization) é tido como um representativo adequado para alguns autores (Toloupaki e Theodosiou, 2017, p.2).

Figura 1: Computational performance-driven design optimization é a combinação de Design Computacional, Otimização evolucionária e Simulação de performance em edifícios. Fonte: Toloupaki e Theodosiou (2017, p.4).

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Building Performance Simulation, portanto, são os métodos usados para calcular a performance de um prédio hipotético ou que já está construído, em relação à energia, iluminação, qualidade do ar, etc. A simulação baseada na performance é mais valiosa no estágio inicial de projeto, dado que parâmetros como forma, orientação e configuração da fachada (envelope) pode afetar a performance do prédio em até 40%, e também afeta substancialmente os custos de construção (TOLOUPAKI et al, 2017, p.4). O uso de algoritmos genéticos torna esse estudo de soluções mais eficiente, porque processam uma grande quantidade de dados, reduzindo o tempo de estudo das análises (TOLOUPAKI et al, 2017, p.5). Uma forma de usar algoritmos genéticos de forma mais otimizada para a arquitetura é pelo plugin Galapagos, dentro do Grasshopper.

Para ser mais acessível aos arquitetos, que comumente não tem conhecimento de programação, foram criados softwares de programação visual. Um deles é o escolhido para o desenvolvimento da fachada, o Grasshopper, que funciona em consonância com o software de modelagem Rhinoceros. Outro também comummente utilizado é o Dynamo, que funciona em conjunto com o Revit. Um estudo que ajudou fortemente na escolha dos softwares a utilizar foi Shi et al (2016), que apresenta uma revisão bibliográfica sobre diversos estudos envolvendo otimização e eficiência na arquitetura, com o suporte de softwares de simulação.

Outro estudo relevante para esse trabalho é Qingsong et al (2016), que apresenta o algoritmo utilizado para minimizar ganho térmico e maximizar a iluminação do edifício.

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habitar no pós pandemia

O SARS-CoV-2 foi primeiramente descoberto em Wuhan na China em dezembro de 2019, sendo declarado como pandemia pela Organização Mundial da Saúde em 11 de março de 2020. Até a conclusão desse TGI, julho de 2021, a população brasileira ainda estava longe de ser totalmente vacinada, as restrições ainda se mantém e o número de mortes ultrapassa 2 mil diárias. Com mais de um ano de isolamento social, as reflexões sobre a vida pós pandemia e as modificações que precisarão ser feitas nos espaços são ainda mais relevantes. O estudo da história das epidemias globais demonstra as mudanças que a arquitetura e o urbanismo passaram, alteraram a forma de desenhar espaços e as normas sociais aceitáveis, desde medidas sanitárias até questões de espaços públicos verdes. Por exemplo, entre 1880 e 1920 nos Estados Unidos, houveram campanhas em larga escala para educar as pessoas sobre o que eram os microorganismos, e que eles causavam doenças, então houve o incentivo à limpeza de superfícies e áreas das residências. (BUDDS, 2020)

Pós pandemia, pode-se julgar que será intensificado a humanização do setor habitacional e dos espaços livres urbanos (ARAOULF, 2021, p173). O uso das varandas foi intensificado e é relevante destacar que o ideal é que sejam grandes o suficiente para acomodar equipamentos para as atividades diárias, e quesitos como a proximidade com outros prédios podem alterar a intensidade do seu uso — outros fatores relevantes são o barulho e a vista disponível (AYDIN et al, 2020). As varandas são uma forma de comunicação com o exterior, um entre-espaço que não é totalmente público e nem totalmente privativo. Além disso, permitem uma boa ventilação natural.

Um critério importante a ser destacado é que, para seu melhor uso, as varandas devem receber vento no verão, e serem orientadas para receberem luz solar (AYDIN et al, 2020, p.60). A pandemia também

Figura 2: Poster da New York City Housing Authority, dos anos 30, que ressaltava esse medo das doenças para catalisar o desenvolvimento de novas habitações. Fonte: Library of Congress Prints and Photographs Division Washington.

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fez surgir mais fortemente a necessidade de ter um pequeno jardim nas residências, e também ter mais divisórias nas casas para poder isolar pessoas doentes (PUTRA, 2020).

Minimizar o contato com maçanetas e botões, além de desinfectar sapatos logo após a entrada, são medidas que vem sendo tomadas. Uma concordância em alguns textos sobre as mudanças nas habitações por causa da pandemia é a separação da área de entrada (MAKHNO, 2020), a necessidade de flexibilização dos espaços com o uso das estruturas existentes, e para isso utilizar separações removíveis para ambientes (RAVENSCROFT, 2021; OGUDENHIN, 2020). Além disso, para acomodar os novos usos, as residências deveriam ser maiores, porque agora as atividades trabalho - descanso - lazer são todas realizadas em um mesmo espaço.

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referências projetuais O terceiro espaço, atelier Li Xinggang. 2015.

VIA 57 Wes, BIG. 2016.

Vista dos dois edifícios. Disponível em https://www.archdaily.com.br/br/887814/o-terceiro-espaco-atelier-li-xinggang/5a369028b22e38698e0000f2-the-third-space-atelier-li-xinggang-photo, acesso em 20/06/2021.

Disponível em https://www.archdaily.com.br/br/795313/vil-57-west-big/57d16116e58eceafe5000170-vil-57-west-big-photo?next_project=no, acesso em 20/06/2021.

Dois edifícios habitacionais paralelos de 100 metros de altura, que tem o seu lugar, volume, desenho e forma determinados pelo cálculo da luz solar. Tem um formato escalonado, com terraços que fazem a transição entre as funções públicas e particulares dos prédios.

Essa é a principal inspiração para o Trabalho de Graduação Integrado, já que seu desenho é fortemente determinado pelas condições locais de luminosidade, além da utilização de terraços, uma ideia também pensada para o projeto.

Edifício habitacional que ocupa quase um quarteirão inteiro da cidade de Nova Iorque, com 32 pavimentos, é tido como “híbrido entre o bloco perimetral europeu e do arranha-céu tradicional americano”, tem um grande pátio central compartilhado, aberto para o Rio Hudson. Sua inclinação permite que o sol do oeste penetre no bloco. Tem unidades residenciais de diferentes tamanhos. Esse projeto também utiliza a radiação solar, assim como o fluxo do ar, para determinar sua forma, além de ter unidades habitacionais de diferentes tamanhos (como também imaginado para esse TGI) e direcionamento das aberturas para otimizar a iluminação.

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City Hall, Foster + Partners. 2002.

the interlace, oma. 2013.

Disponível em https://www.fosterandpartners.com/projects/city-hall/, acesso em 20/06/2021.

Disponível em https://www.archdaily.com.br/br/766606/the-interlace-oma/5549874be58ece423b00001b-the-interlace-oma-foto, acesso em 20/06/2021.

Um dos edifícios estudados por Kolarevich (2003, p25) como um dos exemplares de arquitetura performática, otimiza o uso energético através da minimização da área de superfície exposta ao sol diretamente. Além disso, a configuração escalonada das janelas é formada diretamente pela análise dos padrões da direção da radiação solar durante o ano.

Com uma área de quase 170 mil m², oferece cerca de mil unidades habitacionais com tamanhos variados e espaços ao ar livre generosos. Localizado em Singapura, tem uma rede interligada com áreas verdes e os blocos intertravados se destacam dos edifícios verticais presentes na região. Tem terraços privados e públicos, incorporando análises do sol, vento e microclima local. Permite vistas interessantes, áreas de lazer e recreação entre os blocos.

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estudos urbanos

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a cidade histórico de são josé dos campos

O local escolhido para o projeto é São José dos Campos, no estado de São Paulo. Atualmente tem cerca de 730 mil habitantes (IBGE/2020) e tem cerca de 1 100 km². O município é inserido na Região Metropolitana do Vale do Paraíba e Litoral Norte, na bacia hidrográfica do Rio Paraíba do Sul e entre as serras da Mantiqueira e Serra do Mar.

As origens de São José remontam ao fim do século 16, quando era uma aldeia jesuítica pecuarista. Posteriormente, em 1767, foi transformada em vila com o nome São José do Paraíba. No século 19, com a produção de algodão, ganhou destaque econômico. Foi com a fase sanatorial — quando doentes com tuberculose vinham buscar se tratar na cidade por causa do clima tido como favorável — que o município ganhou destaque, tendo o maior sanatório do país em 1924, o Sanatório Vicentina Aranha. Entre o fim das décadas de 1910 e 1930, a cidade começa a apresentar suas primeiras manchas urbanas, próximas ao rio Paraíba do Sul e ao Banhado. Em 1960, há a implantação do ITA (Instituto Técnico Aeroespacial) e do CTA (Centro Técnico Aeroespacial), aparecendo crescimento predominante no eixo norte-sul, e preliminarmente leste-oeste, este que é acentuado no fim dos anos 80, com a instalação da Embraer. (VIEIRA, 2019, p.260).

Importantes indústrias e instituições se localizam ao longo da Rodovia Presidente Dutra - BR-116, como Johnson&Johnson, a Revap, dentre outras. Ainda passam pela cidade a Rodovia dos Tamoios (estadual SP-99) que a conecta com o litoral norte paulista, rodovia Carvalho Pinto (SP-70) que conecta São José dos Campos à região metropolitana de São Paulo e a rodovia estadual SP-50, que conecta a cidade ao sul de Minas Gerais. A Avenida Florestan Fernandes — comumente chamada de Anel Viário — é uma das mais importantes da cidade, auxiliando no rápido deslocamento evitando usar as rodo-

vias.

São José dos Campos é setorizada em regiões. A Zona Norte foi o primeiro foco industrial, próximo à ferrovia. A Zona Leste, que hoje é o pólo tecnológico, contém o INPE (Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais) e importantes indústrias como a General Motors, Ericson, Embraer e Petrobrás. A Zona Oeste possui urbanização mais recente, com população com maior poder aquisitivo, tendo o bairro Urbanova, que constitui-se por condomínio fechados de alto padrão.

A Zona Sudeste é onde se encontra o CTA (Centro Técnico Aeroespacial), ocupando grande parte da região. A área de interesse desse TGI, a Zona Sul, teve seu crescimento intensificado a partir da década de 50, porque foi nessa área que os operários das fábricas vieram a morar e até hoje é a zona mais populosa da cidade. Essa região possui uma porcentagem importante de pessoas em vulnerabilidade social, mesmo sendo considerada uma zona com faixa intermediária de renda.

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escolha do terreno

Como a ideia principal do trabalho é o projeto de um edifício predominantemente habitacional, com uso misto em seus primeiros andares, foi necessário estudar o Plano Diretor da cidade e seu zoneamento para averiguar as localidades nas quais seria possível a construção de tal projeto. Estudando-se as regiões de São José, foi eleita a Zona Sul como um local de interesse, dado que é a zona mais populosa e também a que mais foi afetada pelo COVID-19. Apesar de ser considerada uma zona com renda domiciliar média de faixa intermediária (figura 4), é também a região com mais casos e mais mortes (figura 5 e 6). Dessa forma, pode-se dizer que se trata de um local que se beneficiaria fortemente de um projeto que leva em consideração o viver pós pandemia.

Primeiramente, foi feito um levantamento de lotes livres, sendo elaborada a prancha presente na página 16 (Localização do projeto: São José dos Campos), com um breve estudo sobre o histórico da cidade, os lotes encontrados, a localização e metragem destes. Foi utilizado como apoio o Google Earth e os mapas no QGIS, fornecidos pela prefeitura do município.

Confirmado o interesse pela Zona Sul e a existência de lotes disponíveis nessa área, foram feitas cartografias mais aprofundadas do município, com o apoio de mapas disponibilizados pela prefeitura e o suporte de uma mesa digitalizadora, presentes nas páginas seguintes (p. 22, Mapa: Zonas Urbanas; p. 23, Mapa Síntese: Zoneamento e Paisagem;p. 24, Mapa Síntese: Socioeconômico; p.25, Mapa Síntese: Zoneamento e Centralidades) que serão melhor explicados a seguir. A prancha presente na página 21 representa o primeiro estudo realizado sobre os terrenos e a cidade. Os estudos cartográficos realizados foram utilizados de modo a apoiar a escolha do terreno para o projeto.

Figura 3: Regiões de São José dos Campos. Disponível em https://www.sjc.sp.gov.br/servicos/governanca/sao-jose-em-dados/mapa/, acesso em 20/05/2021

Tabela 1: População de São José dos Campos por região. Disponível em https://www.sjc.sp.gov.br/servicos/governanca/sao-jose-em-dados/ mapa/, acesso em 20/05/2021

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Figura 5 e 6: Mapas de Óbitos por Bairro até 18/06/2021 e Mapa de Casos Positivos por Bairro até a mesma data.

Cartografias oficiais da prefeitura de São José dos Campos. Disponível em http://sistemas.cemaden.gov.br/covid19/, acesso em 19/06/2021.

Figura 4: Mapa apresentando as diferentes rendas domiciliares e parques de São José dos Campos distribuídos pelas regiões. Produzido por Michele de Sá Vieira e Amanda Moraes, 2017. Baseado em mapa elaborado pela Divisão de Pesquisa da Secretaria Municipal de Urbanismo e Sustentabilidade, 2017. In VIEIRA, Michele de Sá. Entre mares, colinas, montanhas e serras - recursos ambientais e práticas sociais: o caso de São José dos Campos (SP) e contribuições californianas. Faculdade de Arquitetura e Urbanismo da Universidade de São Paulo. São Paulo, 2019, p. 132.

No Mapa: Zonas Urbanas, é possível observar que a Zona Urbana da cidade localiza-se ao sul, e é entrecortada por rodovias importantes, como a Rodovia Presidente Dutra, Monteiro Lobato, Carvalho Pinto e Tamoios. Foi realizado com o apoio do QGIS e cartografias oficiais do município (disponíveis em https://www.sjc.sp.gov.br/servicos/urbanismo-e-sustentabilidade/uso-do-solo/geoprocessamento/, acesso em 03/06/2021).

O Mapa Síntese: Zoneamento e Paisagem tem uma conjunção entre a hidrografia — vale destacar o Rio Paraíba do Sul, muito relevante na região, e seus córregos que perpassam a cidade — o foco, representado pelo círculo, na região Sul, e as demais regiões em tons pastéis. A linha tracejada focaliza o terreno de maior interesse, que foi o escolhido. Além disso, também tem a representação dos corredores de uso, que podem ser lidos como uma hierarquia viária.

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O Mapa Síntese: Socioeconômico foi realizado com os mesmos apoios, mas também foram traçados os terrenos livres levantados anteriormente, em cinza. Além disso, ressalta as ADEs (Áreas de Desenvolvimento Estratégico), que são núcleos historicamente associados à implantação de empreendimentos econômicos — dados presentes no Plano Diretor da cidade, lei complementar n.612 (disponível em http://planodiretor.sjc.sp.gov.br/resources/uploads/EstudoTecnico/Anexo/LC612.pdf, acesso em 03/06/2021). Assim, pode-se observar a conjunção entre a porcentagem de pessoas em vulnerabilidade social e a presença dessas áreas de desenvolvimento. No caso da Zona Sul, é possível observar que, apesar de estar próximo da ADE Dutra, grande parte da região possui acima de 32% de pessoas em situação de vulnerabilidade social. Novamente, a linha tracejada preta representa o foco no terreno de interesse.

A cartografia nomeada Zoneamento e Centralidades assume um foco no terreno escolhido e no zoneamento em que está inserido.

Destaca-se que está na Macrozona de Consolidação, próximo à Centralidade Local Parque Satélite, e na Zona Mista 4. De acordo com o Plano Diretor, “constitui-se de áreas mistas com maior diversidade de usos, cujas áreas vazias serão destinadas aos usos residenciais unifamiliar horizontal e multifamiliar vertical, os de comércio e de serviços com baixo e médio nível de impacto urbanístico e ambiental e o uso industrial de baixo potencial de incomodidade” (Lei Complementar n. 623, de 9 de outubro de 2019, p. 35, disponível em https://www. sjc.sp.gov.br/media/114707/lc-623_19-alterada-pela-lc632_20.pdf, acesso em 20/06/2021). Além disso, não possui restrição de gabarito, tendo inclusive prédios residenciais com até 21 andares atualmente.

Também tem proximidade com Corredores de Uso Dois, que são corredores de apoio às zonas mistas, intensificam o uso comercial e de serviços, permitindo também usos residenciais multifamiliares, institucionais, atividades geradoras de ruído noturno e atividades industriais de baixo potencial de incomodidade (dados presentes também

no Plano Diretor, Lei Complementar n. 623, p. 37). Com uma camada do Google Maps, também é possível ver que, na mesma quadra do terreno há o Hospital Regional, chamado Hospital das Clínicas de São José dos Campos. A presença desse equipamento tão próximo ao terreno ressalta a relevância de utilizar este para o projeto desse Trabalho de Graduação Integrado, dado o tema da arquitetura pós pandemia e da centralidade de sua localização.

Figura 7: Hospital Regional de São José dos Campos. É possível observar o terreno escolhido, localizado atrás do hospital. Disponível em https://www.flickr.com/photos/governosp/42224047340, acesso em 20/06/2021.

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No Mapa Local de Intervenção: Infraestrutura Viária, é possível notar a hierarquia viária de acordo com a prefeitura (n. 1), o sistema cicloviário (n.2) e as linhas de ônibus (n.3). Essa última foi traçada com base nos pontos de ônibus existentes na área. Dessa forma, pode-se observar que essa região tem uma robusta infraestrutura. O terreno está próximo a uma via expressa (em azul escuro, é a Rodovia Henrique Eroles, SP-066), cercado de vias coletoras (em azul claro, as mais próximas são a Rua Goiânia — que passa em frente ao Hospital Regional —, Rua José Cobra — uma das fachadas do terreno — e a Rua Penedo). Ainda, na Rua Goiânia, há ciclovias, e na Rua Icatu — que é a outra fachada do terreno — há ciclofaixa, assim como na Rua Penedo.

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No Mapa Local de Intervenção: Fluxos Existentes, foram feitos estudos dos fluxos na área. Primeiramente, segundo as direções das ruas e sua importância na hierarquia viária, foi possível observar o maior fluxo na via expressa SP-066, na Rua Goiânia — onde se localiza o Hospital — e na Rua José Cobra. Tanto a Rua Goiânia quanto a Rua José Cobra possuem canteiros centrais e mão dupla. Ainda, é possível ver que a praça Natal — a praça arredondada que se localiza na Rua Goiânia — tem locais de passagem para pedestres e arborização. Além disso, o Hospital Regional possui calçadas mais largas e mais área peatonal que os arredores.

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o projeto

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Dados: Área do terreno: 70m de fachada para a rua e 250m de comprimento (17 500 m²) TO = 0,65 - Área ocupada máxima: 13 mil m² Área ocupada prevista: 12 mil m² (terraço) CA = 1,07. Área total construída prevista: 18 752 m².

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HOSPITAL REGIONAL

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diretrizes projetuais

Após os estudos urbanos, iniciou-se os esboços projetuais. A ideia inicial foi um edifício habitacional vertical, com uso misto no térreo, e um terraço que possibilitasse contato com o meio exterior, sendo um local para exercício físico e contato social com distanciamento em caso de lockdown. Ainda, com os dados climáticos e o uso do Ladybug no Rhino/Grasshopper, espera-se projetar uma capa como mecanismo de sombreamento para as fachadas que se julgar necessário.

Um croqui demonstrando isso está presente em Projeto - Ideia Inicial.

Gostaria-se de manter como possibilidade o fluxo no comprimento do terreno, atravessando a quadra, entre as ruas Icatu e José Cobra. Além disso, pensando no contexto de possíveis pandemias futuras, ter varandas semi-privativas em cada andar, compartilhadas entre os apartamentos, seria uma possibilidade para o convívio social restrito e contato com meio externo de forma segura. Seria também interessante haver área arborizada nas quatro laterais do terreno, dado que os estudos feitos apontam para um melhor aproveitamento das varandas caso essas visualizem áreas verdes. É possível visualizar um croqui dessa ideia em Projeto - Esboço do programa.

Com base no Google Earth, foi realizada a Planta de Gabaritos, para facilitar a construção da maquete digital e também para guiar a escolha da altura do edifício — ainda que seja uma decisão preliminar. Dada a altura dos prédios próximos, 21 andares e 12 andares, foi presumido que cerca de 12 andares seria uma altura coerente por enquanto. Porém, dado o terraço, a altura equivalente seria quase 14 andares, porque por enquanto foi considerado um pé direito de 4 metros para o térreo — que seria a área com comércios e serviços. Essas proposições são compatíveis com o zoneamento do local, que é Zona Mista 4, com as categorias de uso e índices presentes na tabela ao lado.

R: Residencial unifamiliar / CS: Uso Comercial, de Serviço e Institucional: impacto irrelevante / I1-A: Uso industrial de baixo potencial de incomodidade / RH: Residencial multifamiliar horizontal / RHS: Condomínio simples / CS1-A e CS1-B: Uso Comercial, de Serviço e Institucional Um: impacto baixo / RV1: Residencial multifamiliar vertical com até 80 UH / RV2: Residencial multifamiliar vertical com mais de 80 UH até 300 UH Anexo VI (Alterado pela Lei Complementar n. 632, de 03 de abril de 2020) Parâmetros de Uso e Ocupação. Disponivel en https://www.sjc.sp.gov.br/media/114708/anexo-vi-alterado-pela-lc-632_20.pdf, acesso em 30/05/2021.

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TIPOLOGIAS PREVISTAS

Para a definição do programa, pesquisou-se sobre a população residente na área. Pelo levantamento da prefeitura (disponível em https:// www.sjc.sp.gov.br/servicos/governanca/sao-jose-em-dados/populacao/, acesso em 15/06/2021), na Zona Sul há cerca de 23 mil residentes, com aproximadamente 3,2 moradores por domicílio. Procurou-se também dados específicos sobre a população do bairro (Jardim Veneza), que foram encontrados no Atlas das Condições de Vida em São José dos Campos (disponível em https://servicos2.sjc.sp.gov.br/media/26424/atlas. pdf, acesso em 15/06/2021). Nesse documento, o bairro em estudo está no Setor 16: Parque Industrial. Pelos dados observados, foi possível notar a predominância da classe C, seguida por proporções menores em igual quantidade entre si da classe B2 e D. Pelo setor, tem predominância de casas, o que é explicado pelo zoneamento da região, mas provavelmente a parte de apartamentos é em grande parte dos edifícios do bairro Jardim Veneza, que é mais verticalizado que os arredores. Também foi possível notar que em geral as residências tem um automóvel, o que indica a necessidade de ter estacionamento. A maior parte da população que reside nesse setor está em idade ativa (15 a 64 anos) e pela pirâmide etária, nota-se que há maior parte de pessoas nas faixas de 15 até 34 anos.

As cartografias mais importantes para essas leituras estão presentes ao lado.

Após uma pesquisa online sobre os apartamentos disponíveis para aluguel e compra na área, notou-se que as principais tipologias são 3 quartos (com um banheiro ou dois, 70 m² e 80 m²), 2 quartos (70 m² e 44 m²) e também, em menor quantidade, duplex com 3 quartos, 3 banheiros (148 m²), que possivelmente se tratam das coberturas.

Assim, considerando a população da região, julgou-se interessante ter as seguintes tipologias: kitnet/1 quarto, pensando na população jovem adulta que mora sozinha; 3 quartos, para a maior parte dessas fa-

Á esquerda, bairro Jardim Veneza, onde se localiza o terreno do TGI. Fonte: Google Maps. Acima, pirâmide etária do Setor 16 Parque Industrial, onde está incluído o bairro Jardim Veneza. Fonte: Atlas das Condições de Vida em São José dos Campos, p27. Disponível em https://servicos2.sjc.sp.gov.br/media/26424/atlas.pdf, acesso em 15/06/2021.

Percentagem de pessoas de referência por classificação ABIPEME - Setores socioeconômicos do Município de São José dos Campos - 2003, à esquerda. Percentagem de Domicílios urbanos por posse de automóvel, à direita. Fonte: Atlas das Condições de Vida em São José dos Campos, p27 e p44 respectivamente. Disponíveis em https://servicos2. sjc.sp.gov.br/media/26424/atlas.pdf, acesso em 15/06/2021.

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mílias com cerca de 3 moradores por residência, sendo um dos quartos um escritório; pela falta de opções como essas nos arredores, seria interessante ter uma opção maior, como 4 quartos. Para se adequar às características da população, então, o ideal seria ter maior quantidade dos três dormitórios (90m²), seguido pelas kitnets (30m²) e, em menor quantidade, os de 4 quartos (110m²). As dimensões ainda são estimativas. Levando esses dados em consideração, foram elaborados diagramas sobre as tipologias, presentes abaixo.

Diagramas para estudo inicial sobre as tipologias tidas como mais adequadas para o projeto. A ideia de home office já foi integrada aos diagramas, por se tratar de um tema pertinente envolvendo a vida pós pandemia. Realizados com mesa digitalizadora. Fonte: Autora, 2021.

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Seguindo essa distribuição, contando com 2 andares para as kitnets e 10 andares para as tipologias de 3 e 4 quartos, seria em torno de 650m² por andar - estimativa levando em consideração a área da varanda coletiva e áreas de circulação. Sendo, por andar, 4 apartamentos de 3 quartos (90m²) e 2 de 4 quartos (110m²), serão portanto 40 unidades de 3 quartos, 20 unidades de 4 quartos. Para as kitnets, a área ocupada seria maior que os 700m² dada a volumetria, podendo ser cerca de 20 unidades de kitnets. Assim, no total seriam 80 unidades estimadas e 220 moradores.

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progresso do algoritmo estudo inicial

Durante esse semestre, foram estudados e escolhidos os programas e os plugins, como citado anteriormente. Assim, foi usado o Ladybug, um plugin para o Rhino/Grasshopper que importa arquivos EPW (EnergyPlus Weather data, que contém dados do clima de um local, utilizado pelo EnergyPlus, software de simulação para conforto ambiental) para construir gráficos interativos 3D e 2D para dar suporte às decisões projetuais (ROUDSARI, 2013). Automatiza e exporta para a interface visual os cálculos de conforto ambiental, permitindo os usuários utilizarem softwares validados da área de estudo do conforto e eficiência energética, como EnergyPlus, Radiance e Daysim (ROUDSARI, 2013, p.3128).

Foram assistidos tutoriais e lidas as documentações dos plugins (em especial o Ladybug, que pode ser acessado em https://www.ladybug.tools/, e que possui uma comunidade ativa e participativa).

Vale ressaltar os tutoriais do canal Paramarch (disponível em https:// www.youtube.com/channel/UCk-taU3sDSSyM6qehAJmTRg, acesso em 20/06/2021), do canal Rhino Grasshopper Tutorials (disponível em https://www.youtube.com/channel/UCjLDKM9EzNdASaNdjBhTqug, acesso em 20/06/2021) como importante fonte de aprendizado.

Foi realizada a primeira construção do algoritmo no Grasshopper (Screenshots do Rhinoceros, ao lado), que permite, através de um arquivo EPW de São José dos Campos, gerar a Carta Solar, Rosa dos Ventos e a simulação de radiação incidente. A Carta Solar, também chamada SkyDome, mostra a direção e quantificação (kWh/m²) da radiação solar (podendo ser total, difusa ou direta). O Caminho do Sol ou Sunpath mostra a posição solar de acordo com determinada época do ano (ou o ano inteiro). A Rosa dos Ventos (Windrose, na imagem como WindSpeed) apresenta a direção e velocidade (m/s) dos ventos. No caso, em São José dos Campos, é predominantemente

Screenshots do Rhinoceros. Imagem 1: Carta Solar. Imagem 2: Caminho do Sol. Imagem 3: Rosa dos Ventos. Imagem 4: Teste do algoritmo em um prista retangular qualquer, foi possível detectar que o algoritmo está funcionando e consegue estimar a radiação incidente no edifício central. Fonte: Autora, 2021.

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estudo de implantação

Screenshots do Rhinoceros. Código em programação visual que gerou os gráficos anteriores. Fonte: Autora, 2021.

Implantação Inicial: Maquete virtual realizada no Rhinoceros. Os edifícios em vermelho são os considerados mais relevantes no contexto do prédio, e utilizados no parâmetro “context_” no Radiation Analysis, que é conectado ao Orientation Study. Fonte: Autora, 2021.

sudeste.

Além disso, utilizando o algoritmo Orientation Study Parameters, estudado por Mostapha Roudsari (ROUDSARI, 2013), buscou-se estudar sobre a implantação da torre verticalizada.

Iniciou-se com a implantação indicada na imagem Implantação Inicial, à esquerda. Assim, com o Orientation Study, foi testado a rotação em 360º graus de 10 em 10 graus, analisando a radiação total do edifício em cada uma delas. O algoritmo retorna os valores de radiação incidente total de todos os 37 testes — porque considera a posição inicial como um teste — e é possível obter as imagens deles. A lista dos ângulos testados e respectivas radiações estão a seguir. Importante ressaltar que os valores da radiação no Grasshopper estão menores que sua correspondência na realidade porque a maquete virtual foi reduzida para minimizar o gasto computacional, e na tabela estão presentes tantos os resultados obtidos no algoritmo quanto seus valores reais estimados. Para analisar projetualmente, temos as imagens da maior e menor radiação (imagens a seguir, Maior Radiação e Menor Radiação) em implantação e em perspectiva.

Para auxiliar o desenvolvimento no próximo semestre, a autora participou do curso Análise Bioclimática com Ladybug Tools (disponível em https://tmg-cursos.mystrikingly.com/, acesso em 18/06/2021), ministrado nos dias 03 e 04 de julho. Foi indicado pela professora doutora Kelen Dornelles, que orientou esse trabalho. As atividades realizadas no curso são demonstradas na página 43, e serão consideradas para o desenvolvimento do TGI 2.

Para o desenvolvimento da maquete digital e os demais estudos de sombreamento, foi considerada a implantação equivalente a menor radiação incidente.

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Tabela de radiação incidente, com os dados corrigidos de acordo com a escala. Dados vindos do algoritmo construído utilizando o Ladybug no Grasshopper/Rhinoceros. Está organizado em ordem crescente de radiação incidente, portanto, 240º graus de rotação é o que tem a menor radiação incidente, e 340º, a maior. Importante ressaltar que o valor dos graus são relativos à posição inicial rotacionando no eixo central. Fonte: Autora, 2021.

Screenshots do Rhinoceros. Volumetria dos arredores e posição inicial do edifício. Fonte: Autora, 2021.

Screenshots do Rhinoceros. Radiação incidente e graus rotacionados. Fonte: Autora, 2021.

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maior radiação incidente

menor radiação incidente

Screenshots do Rhinoceros. Posição equivalente à maior radiação incidente. Acima, volumetria dos arredores e posição do edifício a 340º graus. Abaixo, implantação dessa posição. Fonte: Autora, 2021.

Screenshots do Rhinoceros. Posição equivalente à menor radiação incidente. Acima, volumetria dos arredores e posição do edifício a 240º graus. Abaixo, implantação dessa posição. Fonte: Autora, 2021.

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estudo de insolação 9h, solstício de verão

9h, solstício de verão

9h, equinócio de primavera

9h, equinócio de outono

12h, solstício de verão

12h, solstício de inverno

12h, equinócio de primavera

12h, equinócio de outono

16h, solstício de verão

16h, solstício de verão

16h, equinócio de primavera

16h, equinócio de outono

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destaques do curso sobre o ladybug - 3 e 4/07/2021

Screenshots do Rhinoceros+Grasshopper. Carta psicrométrica de São José dos Campos. Fonte: Autora, 2021.

Screenshots do Rhinoceros+Grasshopper. Gráfico de linhas com a temperatura de bulbo seco e a zona de conforto para determinada época do ano. Fonte: Autora, 2021.

Screenshots do Rhinoceros+Grasshopper. Gráfico de barras para quantidade de horas por mês que são indicadas resfriamento (em azul) ou aquecimento (em vermelho). Fonte: Autora, 2021.

Screenshots do Rhinoceros+Grasshopper. Análise de radiação solar direta em cada superfício de um sólido. Fonte: Autora, 2021.

Screenshots do Rhinoceros+Grasshopper. Gráfico de estresse climático térmico. Fonte: Autora, 2021.

Screenshots do Rhinoceros+Grasshopper. Criação de brises parametrizados e análise de radiação na superfície da janela onde os brises se localizam. Fonte: Autora, 2021.

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desenhos técnicos e maquete DIGITAL

Maquete digital realizada no Revit. Volumetria dos arredores e posição inicial do edifício. Fonte: Autora, 2021.

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Maquete digital realizada no Revit. Perspectivas. Fonte: Autora, 2021.

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