TCC arqurbuvv - PROCESSO DE PROJETO E FABRICAÇÃO DIGITAL: PROPOSTA DE UM PAVILHÃO MULTIFUNCIONAL

Universidade Vila Velha Curso de Arquitetura e Urbanismo

PROCESSO DE PROJETO E FABRICAÇÃO DIGITAL: Proposta de Um Pavilhão Multifuncional

PEDRO HENRIQUE DOS SANTOS FERREIRA 2020

PEDRO HENRIQUE DOS SANTOS FERREIRA

PROCESSO DE PROJETO E FABRICAÇÃO DIGITAL: PROPOSTA DE UM PAVILHÃO MULTIFUNCIONAL

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Departamento de Arquitetura e Urbanismo da Universidade Vila Velha como requisito parcial para obtenção do Grau em Arquitetura e Urbanismo.

Orientadora: Profª. Dr.ª Cynthia Marconsini Loureiro Santos, Universidade Vila Velha.

VILA VELHA - ES 2020

PEDRO HENRIQUE DOS SANTOS FERREIRA

PROCESSO DE PROJETO E FABRICAÇÃO DIGITAL: PROPOSTA DE UM PAVILHÃO MULTIFUNCIONAL

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Departamento de Arquitetura e Urbanismo da Universidade Vila Velha como requisito parcial para obtenção do Grau em Arquitetura e Urbanismo, sob a orientação da Prof.ª Dr.ª Cynthia Marconsini Loureiro Santos.

Aprovado em _________ de _________ de 2020.

COMISSÃO EXAMINADORA

________________________________________ Prof.ª Dr.ª Cynthia Marconsini Loureiro Santos Universidade Vila Velha, Orientadora

________________________________________ Prof. Geraldo Benício da Fonseca Universidade Vila Velha, Examinador Interno

________________________________________ Arquiteta Rubiene Callegario Iglesias Examinador Externo

VILA VELHA - ES 2020

AGRADECIMENTOS Estar concluindo essa grande etapa da minha vida, demandou muito esforço e garra pra continuar e conseguir vencer, então sempre serei agradecido a todos os que contribuíram para mais essa vitória.

Primeiramente a Deus, por me permitir viver isso tudo, por ter me dado força e sabedoria, qualidades essenciais para eu estar finalizando essa graduação.

Dedico também essa vitória ao meu pai, o Sr. Luiz Carlos, que embora não esteja mais aqui comigo em pessoa, esteve comigo na memória durante toda essa jornada, de alguma forma me dando mais forças e perseverança para continuar.

A minha mãe Denize, que foi a base estrutural incrivelmente essencial para me dar suporte a todos os melhores e piores momentos, até aqui superados.

Ao meu irmão João Paulo, que me apoiou nessa loucura que foram esses últimos cinco anos.

A minha querida e linda vó Laurita, que como minha segunda mãe, esteve comigo em todos estes momentos, me abraçando, apoiando e sendo um dos grandes motivos que não me deixaram desistir desse sonho.

A todos os meus tios, tias, primos e primas que me deram forças e apoio para prosseguir.

Aos amigos de curso, especialmente a Cássia Moreira, Gabriel Gavini, Fabiana Sales, Marcela Vichi e Nádia Segato, que durante os últimos períodos que foram os mais estressantes, desgastantes e loucos do curso, compartilharam e absorveram desses sentimentos ao meu lado.

Aos amigos da vida, pela amizade incondicional e amor que tiveram ao longo curso.

A todos os professores, que compartilharam seus ensinamentos, experiências e contribuíram para a minha formação acadêmica.

A Doutora e Professora Cynthia Marconsini, que acreditou em mim e me auxiliou em todo esse processo, da forma mais atenciosa e especial possível. Sem dúvidas uma orientadora excelente. Grande ser humano e profissional.

Ao meu coorientador e Professor Geraldo Benício, que durante o momento mais difícil da minha vida, que foi a perda do meu pai, esteve lá me apoiando e prestando toda a solidariedade necessária, que foi grandiosamente importante pra mim, e por ter aceitado participar da banca avaliadora.

A Arquiteta Rubiene Callegario, por ter aceitado estar presente nessa etapa final da graduação.

E aos demais profissionais e colegas que contribuíram de forma direta ou indireta que foi essa jornada. A todos, o meu mais sincero, obrigado!

RESUMO A Era é digital. O mundo vive esse momento e a arquitetura também passa a ser digital. Os meios de representação e processos digitais estão evoluindo. As formas de concepção e produção de projetos, agora permitem que projetos mais desafiadores e esteticamente interessantes sejam pensados e produzidos. Baseado em toda a teoria abordada nessa monografia que explica e demonstra uma parte do que está por trás dos processos de produção e prototipagem digital, este trabalho busca conceber um Pavilhão Multifuncional através de um projeto utilizando os softwares necessários, que possibilitam que sua produção seja através do corte de máquinas CNC. Ao final, é apresentado o resultado do projeto e as etapas sugeridas de montagem da obra.

Conclui-se que quando o projeto é feito de forma digital, além do tempo demandado pela busca da forma e de seus elementos construtivos - ser menor, o leque de possibilidades arquitetônicas é amplamente aumentado, evidenciando o grande trunfo que a tecnologia permite.

Palavras-chave: Projeto digital. Tecnologia BIM. Arquitetura digital. Prototipagem digital.

ABSTRACT The era is digital. The world is experiencing this moment and architecture also becomes digital. The means of representation and digital processes are evolving. The forms of design and production of projects, now allow more challenging and aesthetically interesting projects to be thought and produced. Based on the whole theory covered in this monograph that explains and demonstrates a part of what is behind the processes of production and digital prototyping, this work seeks to design a Multifunctional Pavilion through a project using the necessary software, which enable its production to be through cutting of CNC machines. At the end, the result of the project and the suggested stages of assembling the work are presented. It is concluded that when the project is done digitally, in addition to the time required - by the search for form and its constructive elements - to be smaller, the range of architectural possibilities is greatly increased, showing the great advantage that technology allows.

Keywords: Digital design. BIM technology. Digital architecture. Digital prototyping.

LISTA DE ABREVIATURAS 2D – Duas dimensões ou bidimensional 2.5D – Duas dimensões e meia 3D – Três dimensões ou tridimensional ABDI – Agência Brasileira de Desenvolvimento Industrial BIM – Building Information Modeling B-Spline – Bezier Spline CAD – Computer Aided Design CAM – Computer Aided Manufacturing CATIA – Computer Aided Three-dimensional Interactive Application CNC – Comando Numérico Computacional FDM – Fusion Deposition Modeler LOM – Laminated Object Manufacturing NURBS – Non Uniform Rational Basis Spline SLA – Sistemas de Estereolitogtafia SLS – Sintetização Seletiva a Laser KGF – Quilograma-força DXF – Drawing Exchange Format UVV – Universidade Vila Velha

LISTA DE ILUSTRAÇÕES Figura 01: Modelagem e Fabricação digital em impressora 3D. ................................... 10 Figura 02: O movimento de um domo geodésico expansível, projeto de Chuck Hoberman. .............................................................................................................................. 11 Figura 03: Processo de modelagem projetual digital. ...................................................... 12 Figura 04: Walt Disney Concert Hall, modelo em 3 dimensões do sistema estrutural. .................................................................................................................................................. 12 Figura 05: Torpedo ship design 3D software application. ............................................... 13 Figura 06: Midship section 3D modeling. ........................................................................... 13 Figura 07: Basílica Palladiana e Piazza dei Signori. ........................................................ 14 Figura 08: Dymaxiom House (1946). .................................................................................. 15 Figura 09: Homeomorfismo – forma topologicamente equivalente. .............................. 17 Figura 10: Klein bottle – representação bidimensional da garrafa de Klein no espaço tridimensional. ........................................................................................................................ 17 Figura 11: The Mobius strip – uma faixa torcida que representa uma superfície orientável. ................................................................................................................................ 17 Figura 12: Mobius House – o conceito de uma faixa torcida que representa uma superfície orientável transformada em uma residência. .................................................. 18 Figura 13: Arcos circulares tangentes e segmentos de reta. ......................................... 21 Figura 14: Modelagem de uma spline. ............................................................................... 22 Figura 15: Variação do grau de uma curvatura NURBS que produz diferentes formas. .................................................................................................................................................. 22 Figura 16: Grau de curvatura para uma spline cúbica de Bezier. ................................. 22 Figura 17: Conceito de superfície NURBS. ....................................................................... 24 Figura 18: Pontos de controle na superfície NURBS. ..................................................... 24 Figura 19: Curva NURBS. .................................................................................................... 24 Figura 20: Grade NURBS. .................................................................................................... 25 Figura 21: Modelagem de objetos NURBS pelo software Rhino. .................................. 25 Figura 22: Editor de algoritmo definindo parâmetros e regras. ...................................... 27 Figura 23: Modelo de projeto colaborativo. ....................................................................... 30 Figura 24: Métodos de produção automatizada. .............................................................. 33 Figura 25: Estudo de elemento de fachada. Projeto Der Neue Zollhof, 2000. ............ 34 Figura 26: Processo de fabricação digital. Projeto Der Neue Zollhof, 2000. ............... 35 Figura 27: Contour Crafting.................................................................................................. 36 Figura 28: Fresagem em 2.5D. Modela MDX-40, da empresa Roland. ....................... 36 Figura 29: Fresagem com 5 eixos. ..................................................................................... 37 Figura 30: Impressora 3D. .................................................................................................... 37 Figura 31: Produção de peças de metal pelo método subtrativo. ................................. 38 Figura 32: Sistema formativo utilizado no BMW Pavillion, B. Franken, 2000. ............. 39 Figura 33: Modelagem 3D a partir de um modelo digital. ............................................... 40 Figura 34: Processo aditivo em máquina SLA. ................................................................. 40 Figura 35: Processo aditivo em lâminas. ........................................................................... 41 Figura 36: Salão de Exposições Landesgartenschau, Alemanha. ................................ 42 Figura 37: Montagem no local. ............................................................................................ 42 Figura 38: Célula de fabricação. ......................................................................................... 43 Figura 39: Material de madeira compensada de faia de 50 mm. .................................. 43 Figura 40: Geometrias de placas. ....................................................................................... 44 Figura 41: Processo de projeto computacional. ............................................................... 44 Figura 42: Distribuição da carga das articulações dos dedos e análise. ...................... 45

Figura 43: Parâmetros de placas e geração de caminho da ferramenta. .................... 45 Figura 44: Camadas construtivas da carcaça, incluindo isolamento e impermeabilização. ................................................................................................................ 46 Figura 45: Fabricação individual das placas de madeira. ............................................... 46 Figura 46: Montagem de placas de contraplacado estrutural no local. ........................ 47 Figura 47: Salão de Exposições Landesgartenschau, Alemanha. ................................ 47 Figura 48: Salão de Exposições Landesgartenschau, Alemanha. ................................ 48 Figura 49: Salão de Exposições Landesgartenschau, Alemanha. ................................ 48 Figura 50: Sede Punjab Kesari............................................................................................ 49 Figura 51: Sede Punjab Kesari............................................................................................ 50 Figura 52: Sede Punjab Kesari............................................................................................ 50 Figura 53: As fachadas buscam recordar elementos da arquitetura tradicional indiana. .................................................................................................................................... 51 Figura 54: Simulação de processos interativos. ............................................................... 51 Figura 55: Estudo de padrões hexagonais. ....................................................................... 52 Figura 56: Átrio central conectando os andares do edifício............................................ 52 Figura 57: Estudo de opacidade da fachada Jali. ............................................................ 53 Figura 58: Curvatura da entrada do edificio. ..................................................................... 53 Figura 59: Esquema de ventilação cruzada. ..................................................................... 54 Figura 60: Etapas projetuais – desde a concepção até a fase final da montagem in loco. .......................................................................................................................................... 55 Figura 61: Mapa da localização do local da proposta. .................................................... 57 Figura 62: Estudo preliminar – opção 01 – visualização no Revit 2020. ...................... 58 Figura 63: Estudo preliminar – opção 02 – visualização no Revit 2020. ...................... 58 Figura 64: Treliça metálica – visualização no Revit 2020. .............................................. 59 Figura 65: Módulo em madeira – visualização no Revit 2020 sem a textura. ............. 59 Figura 66: Estudo preliminar – opção 01 – visualização no Revit 2020. ...................... 60 Figura 66: Estudo preliminar – opção 02 – visualização no Revit 2020. ...................... 60 Figura 68: Módulo hexágonal. ............................................................................................. 61 Figura 69: Biosfera de Montreal – Buckminster Fuller, 1967. ........................................ 62 Figura 70: Representação esquemática do arco de volta perfeita. ............................... 62 Figura 71: Massa conceitual – visualização no Revit 2020. ........................................... 63 Figura 72: Criando forma sólida– visualização no Revit 2020. ...................................... 63 Figura 73: Criando forma sólida– visualização no Revit 2020. ...................................... 64 Figura 74: Malha hexagonal– visualização no Revit 2020.............................................. 64 Figura 75: Família hexagonal – visualização no Revit 2020. ......................................... 65 Figura 76: Módulos hexagonais dando forma ao Pavilhão – visualização no Revit 2020. ........................................................................................................................................ 65 Figura 77: Quantitativo módulo 1 – visualização no Revit 2020. ................................... 66 Figura 78: Quantitativo módulo 2 – visualização no Revit 2020. ................................... 66 Figura 79: Quantitativo módulo 3 – visualização no Revit 2020. ................................... 66 Figura 80: Vista Superior – visualização no Revit 2020. ................................................. 67 Figura 81: Router CNC RC1112, fabricante Distritec CNC. ........................................... 67 Figura 82: Reflorestamento utilizando o Eucalípto. ......................................................... 68 Figura 83: Módulos utilizados no projeto – visualização no LayOut 2020. .................. 69 Figura 84: Arquivo contendo as linhas e cortes para ser cortado na Router CNC – visualização no LayOut 2020. .............................................................................................. 69 Figura 85: Módulos utilizados na estrutura do Pavilhão – visualização no LayOut 2020. ........................................................................................................................................ 70 Figura 86: Cantoneiras e conectores – visualização no LayOut 2020.......................... 70

Figura 87: Base concretada ao solo – visualização SketchUp 2020. ........................... 71 Figura 88: Blocos de concreto no Centro de Vivências da UVV.................................... 72 Figura 89: Sistema Alwitra de vedação – visualização SketchUp 2020. ...................... 73 Figura 90: Placa estrutural OSB.......................................................................................... 74 Figura 91: Placa de isopor para revestimento acústico de coberturas. ........................ 74 Figura 92: Manta EVA. .......................................................................................................... 75 Figura 93: Visão frontal e lateral / solstício de verão – visualização no Lumion 10. .. 76 Figura 94: Planta baixa / solstício de verão – visualização no Lumion 10. .................. 76 Figura 95: Visão frontal e lateral / solstício de inverno – visualização no Lumion 10.77 Figura 96: Planta baixa / solstício de inverno – visualização no Lumion 10. ............... 77 Figura 97: Vista superior da implantação do Pavilhão – renderização 3D no Lumion 10.............................................................................................................................................. 78 Figura 98: Vista aérea do Pavilhão – renderização 3D no Lumion 10.......................... 79 Figura 99: Vista do observador – renderização 3D no Lumion 10. ............................... 79 Figura 100: Vista do observador – renderização 3D no Lumion 10. ............................. 80 Figura 101: Vista do observador – renderização 3D no Lumion 10. ............................. 80 Figura 102: Vista do observador pela entrada Sul do Pavilhão – renderização 3D no Lumion 10. .............................................................................................................................. 81 Figura 103: Vista do observador pela entrada Oeste do Pavilhão – renderização 3D no Lumion 10. ......................................................................................................................... 81 Figura 104: Vista do observador pela entrada Norte do Pavilhão – renderização 3D no Lumion 10. ......................................................................................................................... 82 Figura 105: Vista do observador – renderização 3D no Lumion 10. ............................. 82 Figura 106: Vista do observador – renderização 3D no Lumion 10. ............................. 83 Figura 107: Vista do observador interna ao Pavilhão – renderização 3D no Lumion 10.............................................................................................................................................. 83 Figura 108: Vista do observador interna ao Pavilhão – renderização 3D no Lumion 10.............................................................................................................................................. 84 Figura 109: Vista do observador interna ao Pavilhão – renderização 3D no Lumion 10.............................................................................................................................................. 84 Figura 110: Vista aérea do Pavilhão – renderização 3D no Lumion 10. ...................... 85 Figura 111: Vista do observador pelo prédio Rosa – renderização 3D no Lumion 10. .................................................................................................................................................. 85 Figura 112: Vista do observador – renderização 3D no Lumion 10. ............................. 86

SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO ........................................................................................................ 7 1.1 OBJETIVO............................................................................................................. 8 1.2 MÉTODO............................................................................................................... 8 1.3 ESTRUTURA DO TRABALHO .............................................................................. 8 2. ARQUITETURA DIGITAL ...................................................................................... 10 2.1 TECNOLOGIA NAVAL ........................................................................................ 13 2.2 PROJETO E PROCESSO ................................................................................... 15 2.2.1 Topologia ........................................................................................................ 16 2.2.2 Geometrias não euclidianas .......................................................................... 19 2.2.3 NURBS............................................................................................................. 20 2.2.4 Parametrização ............................................................................................... 25 2.2.5 Arquitetura Performativa ............................................................................... 28 2.3 A IMPORTÂNCIA DO PROCESSO COLABORATIVO ....................................... 29 3. FABRICAÇÃO DIGITAL ........................................................................................ 31 3.1 MÉTODOS E PROCESSOS ............................................................................... 34 3.1.1 Processos Subtrativos................................................................................... 37 3.1.2 Processos Formativos ................................................................................... 38 3.1.3 Processos Aditivos ........................................................................................ 39 3.2 ESTUDO DE CASO ............................................................................................ 41 3.2.1 Salão de Exposições Landesgartenschau ................................................... 42 3.2.2 Sede do Punjab Kesari (Processo Integrado a Performance) .................... 49 4. ENSAIO PROJETUAL: PAVILHÃO MULTIFUNCIONAL ...................................... 55 4.1 PROPOSTA ARQUITETÔNICA .......................................................................... 56 4.1.1 O Local ............................................................................................................ 56 4.2 ENSAIOS PRELIMINARES ................................................................................. 57 4.2.1 Diretrizes projetuais ....................................................................................... 61 4.2.2 Modelagem do projeto ................................................................................... 62 4.2.3 Componentes do projeto e detalhamentos .................................................. 67 4.2.3.1 Módulo.......................................................................................................... 69 4.2.3.2 Fundação ..................................................................................................... 71 4.2.3.3 Processo de Montagem .............................................................................. 71 4.2.3.4 Fechamento ................................................................................................. 73 4.2.3.5 Estudo de insolação.................................................................................... 76

4.2.4 Representação do projeto ............................................................................. 78 CONSIDERAÇÕES FINAIS ...................................................................................... 87 BIBLIOGRAFIAS ....................................................................................................... 88

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1. INTRODUÇÃO A evolução dos métodos construtivos e representativos na construção civil sofreu importantes transformações no decorrer do tempo. Inicialmente idealizados através do papel sobre a prancheta e com o auxílio de acessórios de desenho técnico, como canetas de nanquim, bolômetros, curvas francesas, esquadros e etc., eram métodos demorados e cansativos que foram revolucionados com a implantação do CAD (computer aided design).

Porém, a evolução tecnológica é constante. Novas ideias e softwares estão sempre emergindo com o passar dos anos. Então formas de pensar e tecnologias que anteriormente eram requisitadas, ficam defasadas.

Nessa constante evolução, surge o conceito BIM (Building Information Modeling) como uma nova forma de pensar e executar projetos. O que antes era apena “desenho” gráfico, foi substituído por um modelo 3D associado às informações não gráficas (ex: quantitativos e materiais), permitindo o trabalho multidisciplinar e integração das informações projetuais.

Aliar as possibilidades adquiridas pelas tecnologias digitais com o projeto arquitetônico e sua produção no canteiro de obras altera paradigmas no setor da construção civil. Aliado à evolução tecnológica no processo projetual, surge a fabricação digital. A fabricação digital, aliada à construção civil, colabora para a redução do desperdício de materiais, reduzindo os custos da obra (uma vez que o controle e precisão do projeto será elevado), evitando erros projetuais, gastos desnecessários e, também, proporcionando uma liberdade projetual maior para o arquiteto, já que a modelagem 3D permite criar formas mais complexas. “Estimamos que um imóvel construído usando a tecnologia BIM é no mínimo 15% mais barato que um feito pela metodologia tradicional. É a maior revolução da construção civil dos últimos 50 anos”, explica Guto Ferreira, Presidente da Agência Brasileira de Desenvolvimento Industrial (NEGOCIOS EM MOVIMENTO, 2019).

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1.1 OBJETIVO Esta monografia foi desenvolvida em um momento muito delicado, aonde o Mundo enfrenta uma crise de pandemia, aonde há mais de 03 (três) meses, a quarentena (como forma de diminuição da propagação do vírus COVID-19) foi instituída. Por esse motivo, protótipos reais de estudo da forma e dos encaixes não puderam ser produzidos com o auxílio de uma cortadora a laser.

Este trabalho tem como objetivo geral elaborar um ensaio projetual de um Pavilhão Multifuncional, tendo como objeto de investigação o processo de concepção com foco na fabricação digital. Como objetivos específicos propõe-se a investigação dos benefícios dos processos de Fabricação Digital na construção civil, bem como entender seus métodos, tipos construtivos, possibilidades e formas de se projetar com essa tecnologia.

A partir do entendimento desses processos, tanto funcionais quanto materiais, será desenvolvido um projeto de um pavilhão multifuncional, onde serão aplicados os métodos de produção digital, para que sua fabricação seja utilizando o sistema CNC visando demonstrar, na teoria, a abordagem sobre o tema.

1.2 MÉTODO A metodologia utilizada no trabalho se baseia na fundamentação teórica a e na análise da teoria que aborda: a contextualização do processo evolutivo dos meios projetuais arquitetônicos, desde a prancheta até o BIM; os benefícios que o BIM trouxe para a Construção Civil; a utilização em conjunto da Fabricação Digital com o BIM; descrição de conceitos da arquitetura digital; descrição de métodos e sistemas de fabricação digital; estudos de caso para a compreensão da técnica e da tecnologia, bem como o funcionamento de seu processo construtivo.

Concluindo o trabalho, será apresentada a proposta arquitetônica do Pavilhão, seus detalhamentos e processos produtivos, desde a etapa da concepção projetual até a fase final da montagem.

1.3 ESTRUTURA DO TRABALHO Estruturados por capítulos, esta monografia tem a seguinte divisão: 1º capítulo – apresentação do contexto, objetivo e metodologia; 2º capítulo – revisão bibliográfica sobre arquitetura digital e seus conceitos; 3º capítulo – revisão bibliográfica sobre

9 fabricação digital, métodos e sistemas existentes; e o 4º capítulo sobre a concepção do projeto e as etapas propostas de fabricação e montagem.

O capítulo 1 contextualiza o trabalho, justifica a escolha do tema, estabelece objetivos almejados e a respectiva metodologia adotada.

O capítulo 2 apresenta a fundamentação teórica sobre arquitetura digital, explicando seus conceitos, sua utilização no software BIM e como isso afeta no desenvolvimento do próximo capítulo. Finaliza com a importância do arquiteto na arquitetura digital e qual é o papel dos processos colaborativos entre as disciplinas.

O capítulo 3 explica os diferentes métodos e processos de fabricação digital, definindo seus tipos, maquinários disponíveis e finaliza com estudos de caso que utilizam a fabricação digital como forma construtiva e conceptiva.

O capítulo 4 apresenta um ensaio projetual para a instalação do Pavilhão, os métodos projetuais, o detalhamento do projeto e o projeto final renderizado e apresentado.

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2. ARQUITETURA DIGITAL A acentuada inovação tecnológica que o mundo vem passando nas últimas décadas é refletida também nas áreas da construção civil e se deve, em grande parte, à constante e rápida evolução da indústria da computação. Ultimamente, está sendo possível produzir e utilizar modelos geométricos digitais, desde maquetes e protótipos até peças finais em tamanho real para utilização na construção.

Figura 01: Modelagem e Fabricação digital em impressora 3D. Disponível em <https://site.designoteca.com/2012/01/20/fabricacao-digital/>. Acesso em: 15 de agosto de 2019

Na arquitetura e construção, a tecnologia tridimensional tornou-se grande aliada nos desafios projetuais atuais, transformando o processamento tridimensional em processo padrão de desenvolvimento; como disse Peter Zellner (1999, p.21) [...] a arquitetura está se reformulando, tornando-se em parte uma investigação experimental de geometrias topológicas, em parte uma orquestração computacional da produção de material robótico e em parte uma escultura cinemática e generativa do espaço.

Apenas nos últimos anos que a fabricação auxiliada por computador começou a impactar os projetos na construção. Com a adoção da tecnologia CAD/CAM (computer aided design e computer aided manufacturing), novas oportunidades foram exploradas, permitindo que formas mais complexas pudessem ser produzidas, se contrapondo às formais tradicionais de tecnologia construtiva disponíveis até então.

CAD/CAM permite que um projeto seja desenhado e modelado no computador ao mesmo tempo que essas informações e algoritmos são passadas para outra máquina que irá realizar a produção desse objeto, transformando a modelagem digital em peça real. Então, passa a ser possível uma relação mais direta entre arquitetura e design, estabelecida através das tecnologias digitais (KOLAREVIC, 2003).

11 As mudanças não são apenas formais. Como salienta Kolarevic (2003, p.10), já é possível gerar formas mais trabalhadas com um custo mais razoável. O processo projetual, embora mais complexo, agora pode ser utilizado com maior rapidez e facilidade, pois as informações referentes ao design são parametrizadas. Essa mudança é muito mais significativa do que formal. É o cruzamento digital dos processos de produção e representação que se configura para uma importante oportunidade para a profissão, e logo, para a indústria da construção como um todo.

Grande parte da produção material de produtos de consumo, desde um simples lápis até transatlânticos, são criados e produzidos a partir de um processo colaborativo contínuo que envolve design, análise, representação, fabricação e montagem, dependendo exclusivamente das tecnologias digitais.

De acordo com Kolarevic (2003, p.10), formas retas que eram utilizadas na arquitetura tradicional, agora podem tornar-se mais suaves e orgânicas, sendo mais facilmente concebidas pelos designers. Softwares de modelagem digital baseados em NURBS (non-uniform rational b-splines) abriram espaços para novas formas, que até o uso do CAD eram difíceis de serem concebidas, representadas e fabricadas.

Figura 02: O movimento de um domo geodésico expansível, projeto de Chuck Hoberman.

Disponível em <https://www.hoberman.com/our-work/>. Acesso em 15 de agosto de 2019

A necessidade de maior controle sobre a construção com as informações de projetos produzidas digitalmente, quando aplicadas à arquitetura, levanta não apenas questões ideológicas ou formais, mas também se tem acesso a questões importantes

12 da informação, como quem as controla. O objetivo do BIM é produzir um modelo quadridimensional completo, contendo todas as informações qualitativas e quantitativas necessárias para o projeto, análise, fabricação e construção, além de informações cruciais sobre o tempo necessário para esta produção. Como salienta Branko Kolarevic, Essa fonte única de informação permitiria que os arquitetos se tornassem coordenadores (mestres construtores) de informações entre várias profissões e ofícios envolvidos na produção de edifícios. Produzindo digitalmente, comunicando e controlando as informações trocadas entre várias partes no processo de construção, os arquitetos têm a oportunidade de se colocar em um papel central e importante na construção de edifícios e talvez até recuperar os poderes absolutos dos mestres construtores medievais. (2003, p.11, tradução nossa).

Figura 03: Processo de modelagem projetual digital.

Disponível em <https://www.archdaily.com.br/br/01-148781/honrando-os-pioneiros-da-arquiteturadigital?ad_medium=gallery>. Acesso em 15 de agosto de 2019

Figura 04: Walt Disney Concert Hall, modelo em 3 dimensões do sistema estrutural.

Fonte: Architecture in the digital age – design and manufac.

A principal questão era como seria desenvolvido um modelo único capaz de disponibilizar para a indústria da construção todas as informações necessárias que facilitariam as fases projetuais e disponibilizaria entre as partes todas as informações

13 pertinentes do projeto. Essa era um objetivo antigo e ainda não alcançado entre os projetistas gráficos (KOLAREVIC, 2003).

2.1 TECNOLOGIA NAVAL O processo projetual usado pela indústria naval teve grande importância na forma como a indústria da construção evoluiu. Seus softwares e métodos de conceber e construir, foram exemplos para os profissionais da indústria da construção – como arquitetos, engenheiros e designers – de como poderiam integrar projeto, construção e informação nos edifícios.

Figura 05: Torpedo ship design 3D software application.

Disponível em <http://artist-3d.com/free_3d_models/dnm/model_disp.php?uid=154 http://catalogo.disano.it/GetPage.pub_do?id=f05c3e3b0d0100000080811480110bbc&_JPFORCEDIN FO=4028e41635510ff9013552dd1b770bca&language=POR>. Acesso em 15 de agosto de 2019

Figura 06: Midship section 3D modeling.

Disponível em <http://artist-3d.com/free_3d_models/dnm/model_disp.php?uid=154 http://catalogo.disano.it/GetPage.pub_do?id=f05c3e3b0d0100000080811480110bbc&_JPFORCEDIN FO=4028e41635510ff9013552dd1b770bca&language=POR>. Acesso em 15 de agosto de 2019

14 De acordo com Kolarevic (2003, p.13) os navios, assim como os edifícios, são objetos extremamente complexos, cujas diferenças não chegam a negar sua similaridade. Porém, são suas semelhanças que justificam a troca de tecnologia entre as partes. Ambos são construções grandiosas que possuem sistemas complexos e espaços para habitação e permanência de pessoas. Ambos precisam responder às ações ambientais que interferem seu meio. Ambos precisam se preocupar com a qualidade e custos de seus materiais construtivos. Ambos se baseiam em princípios projetuais, funcionais e construtivos.

Conceber e construir navios é, na verdade, bem mais complexo que edifícios.

Suas estruturas não resistem apenas a cargas de ventos e gravidade, mas também a pressões exercidas pelo fluxo de fluidos (hidrodinâmica). Ou seja, possuem sistemas mais complexos e que precisam ser operados com maior grau de confiabilidade.

Segundo Kolarevic (2003), arquitetos, historicamente, já tiveram esse contato e essa troca de experiências com a indústria naval, tendo como exemplo o telhado da Basílica no Piazza dei Signori em Vicenza (figura 07), projetado por Palladio em 1617, como um casco de navio invertido e teve de trazer armadores dos estaleiros de Veneza para construí-la.

Figura 07: Basílica Palladiana e Piazza dei Signori.

Fonte: Disano Illuminazione.

15 Buckminster Fuller, implementou métodos de produção da construção naval e automotiva em seu projeto para a Dymaxiom House em 1946 (figura 08).

Figura 08: Dymaxiom House (1946).

Fonte: Architecture in the digital age – design and manufac.

Mas hoje, grande parte da inovação e produção mundial se deve ao fato de diferentes tipos de indústrias, como a de calçados, naval, automobilística e aeroespacial, adotarem métodos de produção e design digital baseados em processos CAD/CAM. Com o impacto da adoção dessa forma de projetar, houve uma completa reinvenção de como os produtos foram concebidos. Hoje em dia, vários navios, carros, calçados e eletrodomésticos são pensados, desenvolvidos, analisados e testados de forma 100% digital antes da produção real em escala. A indústria civil possui esse mesmo potencial de ser projetada e produzida digitalmente (KOLAREVIC, 2003).

2.2 PROJETO E PROCESSO No projeto arquitetônico contemporâneo, a mídia digital possui um papel que extrapola o uso apenas como ferramenta de representação para visualização: pode ser utilizada como geradora de formas e transformações, um processo denominado morfogênese digital.

Os relacionamentos previsíveis entre design e representações são abandonados em favor das complexidades geradas computacionalmente.

Modelos de design capazes de transformação consistente, contínuas e dinâmicas estão substituindo as normas estáticas dos processos convencionais (KOLAREVIC, 2003, p. 17, tradução nossa).

Geometrias curvilíneas e complexas são agora obtidas com a mesma facilidade que as geometrias Euclidianas. Grades, repetições e simetria agora possuem uma variabilidade infinita, tão viável quanto a anterior uniformidade modular. A

16 personalização em grande quantidade, se torna uma alternativa à produção em massa. Os softwares de modelagem digital estão abrindo novas possibilidades para o território de exploração conceitual e formal, pois agora a ênfase projetual pode mudar de “criar a forma” e edificar para “descobrir a forma” e conseguir edificar (KOLAREVIC, 2003).

2.2.1 Topologia Arquiteturas

computacionais

e

digitais

são

definidas

por

processos

computacionais originais e transformados: os processos de morfogênese digital. O plural “arquiteturas” demonstra novas lógicas e conceitos computacionais, tais como geometrias topológicas, superfícies isomórficas, dinâmicas, animação metamorfose, design paramétrico, algoritmos genéticos (arquiteturas evolutivas), design para avaliação de desempenho, etc., que serão abordadas nos subtópicos seguintes.

Kolarevic (2003, p.18) traz a ideia de que a topologia possui uma particular potencialidade na arquitetura, à medida que a ênfase muda das formas particulares de expressão para as relações entre e dentro do programa proposto. Estas interdependências, em seguida, se transformam em estruturação, princípio de organização para a transformação e geração da forma. De acordo com a sua definição matemática, a topologia é o estudo de propriedades intrínsecas e qualitativas de formas geométricas. Apesar de que normalmente as formas de geometria Euclidiana sofrem alterações em suas propriedades (tamanho, ângulo, etc.), algumas de suas propriedades permanecem inalteradas mesmo após transformações elásticas, como esticar ou torcer.

Um quadrado ou retângulo, por exemplo, podem ser considerados topologicamente equivalentes. Do mesmo modo, um círculo e uma elipse são topologicamente similares. Tanto o quadrado quanto o círculo podem ser deformados esticando-os em um retângulo ou elipsoide, respectivamente. Eles possuem o mesmo número de bordas e o mesmo número de vértices, e, portanto, são topologicamente idênticos ou homeomorfos. Esta característica de homeomorfismo é interessante pois foca na relação entre objetos e não na geometria do mesmo; então sua estrutura pode se manifestar geometricamente em infinitas formas. Transformações topológicas,

17 primeiramente afetam a estrutura relacional, e depois, a forma resultante. Por exemplo, um retângulo poderia ser transformado em um triangulo com uma única operação topológica da supressão de um dos seus vértices (KOLAREVIC, 2003).

Figura 09: Homeomorfismo – forma topologicamente equivalente.

Fonte: Architecture in the digital age – design and manufac.

Figura 10: Klein bottle – representação bidimensional da garrafa de Klein no espaço tridimensional.

Fonte: + Plus Magazine.

Figura 11: The Mobius strip – uma faixa torcida que representa uma superfície orientável.

Fonte: Research Gate.

18 Por conta de sua propriedade intrínseca de unilateralidade, estruturas topológicas como a garrafa de Klein (figura 10) e a faixa de Mobius (figura 11), possuem potencialidade para uma arquitetura onde os limites entre o que é interior e o que é exterior são alterados, uma arquitetura que evita as distinções normativas de “dentro” e “fora”. Enquanto as possibilidades conceituais dessas formas topológicas são interessantes, suas qualidades conceituais são, muitas vezes, difíceis de manifestar tectonicamente falando. Assim, muitas vezes esta tectônica conceitual acaba por manifestar-se, finalmente, em uma materialidade mais convencional. Um exemplo conhecido é a Mobius House (1995) por Bem Van Berkel e Caroline Bos (figura 12) (KOLAREVIC, 2003).

Figura 12: Mobius House – o conceito de uma faixa torcida que representa uma superfície orientável transformada em uma residência.

Disponível em <https://www.unstudio.com/en/page/10376/urban>. Acesso em 15 de agosto de 2019

O que torna a faixa de Mobius (figura 11) topologicamente atraente não é sua forma complexa, mas a essência sobre as relações de sua forma estrutural, interconexões e qualidade inerente que existe internamente e externamente no contexto de um projeto arquitetônico (KOLAREVIC, 2003).

Devido às estruturas topológicas serem frequentemente representadas por formas complexas e curvilíneas, a topologia é popularmente – e erroneamente – considerada sinônimo de superfícies curvas. Outro erro comum é referir-se à topologia como estruturas geometricamente “não Euclidianas”. Assim que uma estrutura topológica é transformada em uma forma geométrica ou arquitetônica, ela torna-se automaticamente euclidiana. Como o seguinte subtópico apresenta, “Euclidiano” e “não Euclidiano” estão classificadas no mesmo universo geométrico (KOLAREVIC, 2003).

19

2.2.2 Geometrias não euclidianas Aos longos dos séculos o pensamento arquitetônico foi baseado firmemente no pensamento Euclidiano e sólidos Platônicos. A pirâmide, cubo, esfera, prisma e cilindro não eram apenas as formas essenciais da arquitetura egípcia, grega e romana, mas também foram as formas “primitivas” universais dos softwares de modelagem sólida do final do século XX. Eles não são mais encarados, no entanto, como tipos únicos de formas primordiais, mas como casos especiais de superfícies paramétricas (KOLAREVIC, 2003).

O pensamento Euclidiano propôs cinco postulados básicos de geometria; todos foram considerados evidentes, exceto o quinto postulado de “paralelismo”, que afirma que duas linhas são paralelas a menos que uma terceira linha realize essa interseção entre elas perpendicularmente. O resultado disso é que na geometria Euclidiana, cada ponto é uma e apenas uma linha paralela a qualquer outra linha (KOLAREVIC, 2003).

Os primeiros quatro postulados Euclidianos, são considerados absolutos na geometria. Foi esse quinto postulado que abriu o reino das geometrias não euclidianas. Embora muitos tivesses questionado o quinto postulado de Euclides, Carl Friedrich Gauss e os matemáticos depois dele finalmente conseguiram demonstrar com sucesso a existência de geometrias não euclidianas (KOLAREVIC, 2009, p. 20, tradução nossa).

A publicação seminal de Eugenio Beltrami em Interpretação de Geometria não Euclidiana (1868), mostrou que, sem dúvida, linhas curvas poderiam aparecer retas, que a geometria esférica poderia aparecer plana e que o espaço curvo poderia aparecer Euclidiano, girando assim o mundo da física e astronomia de cabeça para baixo (KOLAREVIC, 2003).

A obra de Gauss, Lobachevsk, Riemann, von Helmholtz e outros matemáticos e físicos posteriores mostrou que o espaço não só é curvo, mas também multidimensional. Ao demonstrar que as geometrias podem se basear em relações não Euclidianas (como por exemplo o paralelismo), eles abriram outras possibilidades espaciais desconectadas da intuição empírica, na geometria Riemanniana, que também é conhecida como geometria “esférica”, o “plano” situa-se na superfície de uma esfera e a “linha” é um círculo que possui o mesmo raio da esfera. A cada dois pontos, existe um e apenas um círculo que os conecta; como consequência desta definição e da geometria esférica subjacente, não existe “linhas” paralelas na geometria Riemanniana, e cada linha infinita nos círculos, intersecciona outras “linhas”

20 infinitas. Também a distância entre dois pontos sempre é uma distância curvada, ou seja, não é uma distância “plana”. Na geometria de Poincaré, por exemplo, “linhas” são hipérboles no plano cartesiano; existe um número infinito de “linhas” através de um numero escolhido que são paralelas a uma outra “linha” (KOLAREVIC, 2003).

Cada uma destas formas não euclidianas possui uma aplicação em particular.

Alguns softwares de modelagem, por exemplo, preveem transformações limitadas do espaço de modelagem do plano cartesiano, que podem aproximar as características espaciais de algumas geometrias não euclidianas. A geometria Euclidiana é então apenas um tipo especial de geometria, um ponto especial na infinita escala de curvas, ou dobras, que produz a “planicidade” como uma demonstração de equilíbrio que é estabelecida entre várias influências. Em outras palavras, na concepção Rieminniana do espaço, como diz Kolarevic (2003, p. 20, tradução nossa) [...] as “caixas” e “bolhas” são simplesmente as instâncias em uma escala móvel de complexidade formal – a caixa poderia ser transformada em uma bolha e vice-versa simplesmente variando os parâmetros do espaço dentro do qual eles são definidos.

Enquanto as concepções arquitetônicas do espaço se movem das três dimensões do espaço cartesiano para as quatro dimensões continuas de interação entre o espaço e tempo, outras dimensões e outras ideias do espaço começam a abrir possibilidades intrigantes, que podem oferecer novas potencialidades para as técnicas projetuais arquitetônicas (KOLAREVIC, 2003).

2.2.3 NURBS Na arquitetura pré-digital, onde a potencialidade formal foi, em grande parte, uma extensão direta dos limites da geometria Euclidiana (linhas, quadrados, círculos, etc.), a descrição e, consequentemente, a construção das curvas complexas foi realizada com uma aproximação por ligação direta de arcos circulares tangentes e segmentos de reta (figura 13), que poderia ser desenhado com facilidade no papel e no local de construção (KOLAREVIC, 2003).

21

Figura 13: Arcos circulares tangentes e segmentos de reta.

Fonte: Architecture in the digital age – design and manufac.

A introdução do software de modelagem digital no projeto arquitetônico forneceu um afastamento da geometria Euclidiana dos volumes discretos representados no espaço cartesiano e mostrou-se possível o uso de “folha de borracha”, a geometria de curvas e superfícies contínuas que se destacam na arquitetura contemporânea. As superfícies altamente curvilíneas na arquitetura da vanguarda digital são descritas matematicamente como NURBS, que significa nonuniform rational b-splines (curvas matemáticas não uniformes) (KOLAREVIC, 2003).

O que torna as curvas e superfícies NURBS particularmente atraentes é a sua capacidade de controlar facilmente sua forma, manipulando interativamente os pontos de controle, pesos e nós. NURBS faz as formas heterogêneas, mas coerentes das arquiteturas digitais possíveis e torna sua construção viável por meio das máquinas e aparelhos CNC (computer numerically controlled) (KOLAREVIC, 2003).

A principal razão para a sua adoção generalizada é a capacidade de construir uma ampla gama de formas geométricas, a partir de linhas retas e platônicos sólidos a superfícies esculpidas altamente complexas. Do ponto de vista computacional, NURBS entrega uma representação eficiente dos dados das formas geométricas, utilizando um montante mínimo de dados e relativamente poucos passos para a computação, e é por isso que a maior parte de programas de modelagem atualmente, baseiam-se no NURBS (KOLAREVIC, 2009, p. 21, tradução nossa).

Digitalmente NURBS, é equivalente às curvas não uniformes e complexas (splines) usadas para desenhar as seções transversais de cascos de navios e fuselagens de aviões. Essas splines eram faixas flexíveis feita de madeira, metal ou plástico que seria dobrado para alcançar uma curva lisa almejada, com pesos ligados a eles, a fim de manter a forma alcançada. O termo spline (o “S” em NURBS) realmente possui a sua origem na construção naval, onde foi empregada para se referir a uma peça de madeira vaporizada moldada em uma curva lisa desejada e

22 mantida em forma com braçadeiras e pinos (figura 14). Os matemáticos tornaram o termo, em analogia direta, para descrever famílias de curvas complexas. A forma de uma curva NURBS pode ser alterada manipulando os seus pontos de controle, pesos e nós (figura 15), bem como o grau da própria curva (figura 16). As curvas NURBS são moldadas principalmente através da alteração da localização dos pontos de controle, que não precisam estar na própria curva, exceto nos pontos finais (KOLAREVIC, 2003).

Figura 14: Modelagem de uma spline.

Fonte: Pearson Scott Foresman.

Figura 15: Variação do grau de uma curvatura NURBS que produz diferentes formas.

Fonte: Architecture in the digital age – design and manufac.

Figura 16: Grau de curvatura para uma spline cúbica de Bezier.

Fonte: Architecture in the digital age – design and manufac.

23 Cada ponto de controle tem um respectivo peso, que define a extensão da sua influência sobre a curva em uma analogia com splines de desenho. Aumentando o peso de um ponto de controle, é puxada a correspondente curva ou superfície em direção a esse ponto e vice e versa. Cada ponto de controle tem uma equação polinomial associada, chamada de função da base (o “B” em NURBS). O b-spline racional (o “R” em NURBS) é definido matematicamente como a razão de duas equações polinomiais (duas funções da base). Cada função da base interfere somente na seção da curva vizinha ao ponto de controle associado, e estas seções são delimitadas por nós (KOLAREVIC, 2003).

Outro parâmetro importante que pode afetar a forma de uma curva NURBS é o grau, isto é, o maior expoente das equações polinomiais associadas aos pontos de controle. Quanto menor o grau polinomial, mais próxima a curva é colocada em direção aos pontos de controle. Assim, as funções da base do segundo grau (quadráticas) trariam a curva mais perto do ponto de controle do que os de terceiro grau (cúbicos). As funções de primeiro grau (lineares) produzem uma curva com segmento de linha reta (KOLAREVIC, 2003).

Outra propriedade dos objetos de NURBS que possui importância particular do ponto de vista conceitual, é que eles são definidos dentro de um “local” no espaço paramétrico, situado no espaço geométrico cartesiano tridimensional, dentro do qual os objetos NURBS são representados. Esse espaço paramétrico é unidimensional para curvas NURBS, embora as curvas existam em um espaço geométrico tridimensional. Essa unidimensionalidade de curvas é definida em um nível topológico a partir de um único parâmetro comumente referido como “U”. As superfícies possuem duas dimensões no espaço paramétrico, representados como “U” e “V” a fim de se distinguirem de “X”, “Y” e “Z”, do reino geométrico cartesiano. Essas curvas isoparamétricas (deslocamentos e coordenadas em qualquer ponto ou nos pontos nodais do objeto) são usadas para auxiliar na visualização de superfícies NURBS através do contorno na direção “U” e “V” (figuras 17, 18, 19, 20 e 21). Estas curvas possuem um U ou V constante, parâmetro que na matemática paramétrica NURBS são semelhantes as linhas de contorno topográficas que são utilizadas para representar elevações constantes na paisagem (KOLAREVIC, 2003).

24

Figura 17: Conceito de superfície NURBS. Disponível em <https://wiki.mcneel.com/rhino/nurbssurfaces>. Acesso em 20 de agosto de 2019

Figura 18: Pontos de controle na superfície NURBS. Disponível em <https://wiki.mcneel.com/rhino/nurbssurfaces>. Acesso em 20 de agosto de 2019

Figura 19: Curva NURBS. Disponível em <http://preserve.mactech.com/articles/develop/issue_25/schneider.html>. Acesso em 20 de agosto de 2019

25

Figura 20: Grade NURBS. Disponível em <http://preserve.mactech.com/articles/develop/issue_25/schneider.html>. Acesso em 20 de agosto de 2019

Figura 21: Modelagem de objetos NURBS pelo software Rhino.

Disponível em <http://preserve.mactech.com/articles/develop/issue_25/schneider.html>. Acesso em 20 de agosto de 2019

A descrição paramétrica das formas (parâmetros) fornece uma maneira particularmente versátil para representar superfícies e curvas complexas. O conjunto de equações são usados para expressar determinadas quantidades como funções explicitas de um número de variáveis, isto é, parâmetros que podem ser independentes ou dependentes. As representações paramétricas não são geralmente únicas, isto é, as mesmas quantidades podem ser expressadas a partir de uma série de diferentes estratégias de parametrização (KOLAREVIC, 2003).

2.2.4 Parametrização O design paramétrico é uma das tecnologias emergentes de CAD, aplicado para o desenvolvimento e visualização digital nas áreas de design, arquitetura, engenharia e construção. Por meio do design paramétrico é possível gerar soluções

26 de design de forma eficiente. Os aspectos generativos e evolutivos do design paramétrico auxiliam a geração de diferentes projetos (LEE; GU; WILLIAMS, 2014).

Cardenas explicou que a noção de parâmetro está geralmente relacionada com fatores que definem uma gama de variações. Embora se origine em matemática, parâmetros referem-se atualmente a variações de projeto no domínio de concepção. (LEE; GU; WILLIAMS, 2014, p. 266, tradução

nossa).

Parâmetros

podem

fornecer

uma

concepção

poderosa

de

formas

arquitetônicas, descrevendo uma gama de possibilidades, com singularidades e multiplicidades. Usando parâmetros, os designers poderiam criar um número infinito de objetos semelhantes, manifestações geométricas de um esquema articulado previamente de uma dimensão variável, relacional ou dependências operativas. A parametrização envolve a identificação de um conjunto completo de coordenadas que permite identificar qualquer ponto (sobre linha, superfície ou volume) com uma lista de coordenadas numéricas. Cada uma das coordenadas pode ser definida parametricamente na forma de uma curva ou equação paramétrica (KOLAREVIC, 2003).

Fazer variações é a chave para buscar a criatividade, bem como ampliar os limites do conhecimento. Porém, existe um risco na utilização do desenho paramétrico, uma vez que as variações podem ser exageradamente abstratas e apenas virtualmente viáveis (LEE; GU; WILLIAMS, 2014).

Outra característica de criatividade a ser considerada no projeto paramétrico são as “regras”. Elas definem as relações entre os elementos geométricos e configuram os atributos dos parâmetros. Estas “regras” podem estar relacionadas ao conhecimento específico, pois o conhecimento está sendo um dos fatores importantes que provocam a criatividade pessoal de design. Codificando o conhecimento arquitetônico atrelado a “regras”, tais como de estruturas, clima ou composição, surge uma nova maneira de pensar o design e a exploração da forma. O design paramétrico, quando usado como suporte às “regras”, pode resultar em um produto apropriado (LEE; GU; WILLIAMS, 2014).

27

Figura 22: Editor de algoritmo definindo parâmetros e regras.

Fonte: Parametric design strategies for the generation of creative designs.

A concepção para parâmetros pode contribuir para o desenvolvimento de uma nova metodologia de design arquitetônico e pesquisa, destacando uma ampla gama de impactos, desde a otimização da concepção até a inovação em termos da forma complexos. Por exemplo, o seu apoio à produtividade e à exploração do design permitiria a investigação do “ambiente responsivo e performativo”. Em particular, a abordagem se baseia em regras variantes e raciocínio. Design baseado em regras como um método de design computacional tem sido fundamental na prática de pesquisa do design pelo software. No geral, o projeto paramétrico poderia dar suporte à exploração da arquitetura crítica, como questões de inovação e concepção, relacionadas ao desempenho, sustentabilidade, adaptabilidade e criatividade, compreendendo parâmetros, números e lógicas matemáticas, que podem contribuir para a realização, extensão e reinterpretação do projeto e da investigação arquitetônica (LEE; GU; WILLIAMS, 2014).

28

2.2.5 Arquitetura Performativa Em sua obra Performance-based Design (2008, p.3), que Oxman define o termo performativo representa a união de dois elementos principais característicos do design digital: o processo de geração e transformação de um modelo geométrico digital e a avaliação analítica do desempenho ambiental com base na simulação de condicionantes físicos (como cargas solares ou estruturais). É uma integração entre processos de simulação avaliativa com “geração de formas” e “modificação de formas”. O termo define ainda que em parâmetro de desempenho previamente estabelecido pode ser suficiente para determinar a criação da forma arquitetônica.

Em tais circunstancias, o design digital diverge de um paradigma de design no qual as habilidades e preferencias manipulativas formais do designer humano controlam externamente o processo para aquele em que o design é informado por processos internos de avaliação e simulação. Sob essa definição de projeto arquitetônico digital como uma integração de processos de avaliação com processos digitais de geração e/ou modificação de formas, promete também a capacidade de encontrar forma ou obter resultados inesperados e até soluções únicas (OXMAN, 2008, p. 3, tradução nossa).

A produção de projetos baseados no desempenho, segundo Andrade e Ruschel no artigo “projeto performativo na prática arquitetônica recente” (2012), se configura em estratégias que estão baseadas em razões mais amplas. Motivos quantitativos e qualitativos de performance precisam ser apresentados como ponto de partida orientadores de projeto.

Neste contexto, a simulação aparece com uma força que guia as operações de transformação e geração. As atuais ferramentas de avaliação transformam-se em instrumentos de “avaliação e síntese”, utilizando-se de técnicas de otimização e geração (ANDRADE E RUSCHEL, 2012).

Atrelados como forma de obtenção de resultados performativos, estão as ferramentas que permitem programar a forma. Contextos quantitativos, como luz natural, acústica,

carga

estrutural,

são considerados passiveis de

serem

transformados em dados numéricos, então, são transformados em dados de entradas (algorítimos) nos programas computacionais programadores de algoritmos, como o Grasshoper (programador). Já questões não quantificáveis, como o lugar que o projeto será construído, são considerados como regras, condicionantes ou restrições, então são definidas nos programas computacionais geradores de forma, como Rhino 3D ou Revit que, associados aos softwares programadores (Grasshoper, Dynamo), conseguem definir uma forma baseado em contextos ambientais, como salienta Andrade e Ruschel (2012) no parágrafo acima.

29 Resumindo, com a entrada das ferramentas digitais, foi possível para o arquiteto trabalhar com formas mais complexas, mas, não é uma criação gratuita, existe uma tendência hoje que a forma não é definida a partir da intuição do arquiteto ou então apenas com caráter estético, mas existe uma pré-requisito de performance.

As ferramentas digitais hoje, permitem que os arquitetos entrem com algoritmos e então o algoritmo vai gerar a forma, que ainda será manipulável de acordo com as variáveis disponíveis, e depois, associados a um software BIM, o gerenciamento dessas informações será cada vez mais trabalhado em conjunto.

2.3 A IMPORTÂNCIA DO PROCESSO COLABORATIVO Estratégias projetuais de engenheiros e arquitetos obviamente se diferem. Uma das principais razões está na natureza dos problemas que ambas as profissões precisam lidar. Enquanto problemas da engenharia são abordados com um caráter científico e matemático, arquitetos possuem métodos e procedimentos que tem um caráter não apenas quantitativo, mas também qualitativo que depende de critérios subjetivos (SANTOS, 2014).

Enquanto uma disciplina está cuidadosamente empenhada em proporcionar segurança e determinação baseando-se nos procedimentos estabelecidos, os outros surgem para a exploração do projeto, geração de novidades, expressão artística e, às vezes, estilo pessoal (TESSMANN, 2008, p. 10, tradução nossa).

Estudos em projeto utilizam a expressão colaborativo (collaborative design) para explicar as atividades que equipes de designers fazem juntos para solucionar problemas projetuais. Nesses estudos, a comunicação entre as disciplinas é apontada como a principal característica do processo colaborativo de projeto. Segundo Chiu, O projeto colaborativo é uma atividade que requer a participação de indivíduos para compartilhar informações e organizar recursos e tarefas de projeto.

Projetos complexos e grandes frequentemente envolvem várias pessoas ou grupos que colaboram durante o processo. O objetivo da colaboração no projeto é compartilhar conhecimentos, ideias, recursos ou responsabilidades.

A comunicação no projeto é central para o desenvolvimento do projeto em processo (2002, p. 187, tradução nossa).

O objetivo central da colaboração, em todas as áreas, envolve a possibilidade de trocas de experiências entre as disciplinas, de modo que a união de conhecimento entre elas resulte na resolução do problema, onde apenas uma das áreas de

30 conhecimento não seria suficiente para a realização da tarefa devido ao grau de complexidade envolvido (HOUAISS, 2009). Segundo Kvan (2000), os colaboradores partem da ideia de que trocar experiencias e opiniões entre si, tende a acrescentar qualidade e ganhos no processo e nos produtos.

Cada participante envolvido no processo colaborativo, possui seu momento de atuação individual e simultâneo com o outro participante, que se repete do início ao fim do projeto. Ao longo de toda a fase projetual, as ações individuais ocorrem com maior frequência, uma vez que as ações conjuntas acontecem ocasionalmente (KVAN, 1997, 2000). Ou seja, o processo colaborativo requer o entrosamento e trocas de ideias durante todo o seu processo, ao mesmo tempo que mantém a atuação autônoma dos profissionais.

Segundo Kvan (1997, 2000), o processo projetual colaborativo envolve quatro etapas bem definidas, que são sequencias e se baseiam no planejamento de uma meta coletiva, nas negociações entre os participantes, no trabalho individual e nas avaliações conjuntas (figura 23). Antes de começar os trabalhos de projeto, os profissionais planejam essas etapas de forma coordenada, decidindo sobre como particionar o projeto e sobre quando os resultados obtidos devem ser reunidos.

Logo depois, dividem os aspectos principais relativos ao problema projetual, onde apresentam as demandas iniciais e restrições a serem solucionadas. De acordo com Kvan (1997, 2000), essas divisões podem explicitar opiniões opostas, e, por isso, não envolvem necessariamente em decisões por consenso. Depois dessas negociações, os envolvidos trabalham separadamente em suas respectivas tarefas que foram agrupadas na etapa anterior. Então, são desenvolvidas as soluções projetuais.

Figura 23: Modelo de projeto colaborativo.

Fonte: Kvan, 2000, p. 412.

31 Logo após, de acordo com Kvan (1997, 2000), as soluções do problema são reunidas pela equipe e avaliados quanto ao grau de entendimento do problema existente. Nessa etapa, duas possibilidades podem existir: ou o projeto será finalizado caso a obtenção da solução do problema tenha sido alcançado, ou então a etapa será reiniciada caso não tenham obtido êxito, com mudanças no planejamento de metas ou com a negociação e alteração do problema projetual. Caso seja necessário, as etapas mencionadas podem ser repetidas em novos ciclos até que o problema projetual seja resolvido (figura 23).

De acordo com Nigel Cross e Anita Claybum Cross (1995), é importante que haja diálogo entre os membros de uma equipe e que todos consigam entender os problemas comuns do projeto. Diferentes opiniões sobre como as necessidades dos usuários devem ser atendidas e o desenvolvimento conjunto de diretrizes para o processo de solução projetual, só agregam e dinamizam a resolução do problema, uma vez que diferentes opiniões entre os colaboradores não significa algo ruim, mas sim pode significar diferentes pontos de vistas que dão início a diferentes formas de solução.

3. FABRICAÇÃO DIGITAL A fabricação digital é um tipo de produção de objetos físicos a partir de objetos digitalmente modelados, onde seus dados são enviados diretamente para máquinas e equipamentos controlados numericamente, evitando assim, etapas intermediárias de produção. A fabricação digital já existe desde 1950, sendo utilizada principalmente na indústria aeronáutica e automobilística. Com o avanço desse tipo de tecnologia nos últimos anos e com a redução do custo dos equipamentos, esse método de fabricação começou a ser utilizado na construção civil a partir do aperfeiçoamento de tecnologia de projeto dos sistemas CAD (computer aided design) e das tecnologias de fabricação dos sistemas CAM (computer aided manufacturing). Com a automatização do projeto na arquitetura, novas possibilidades de projeto e produção estão sendo abertas.

Segundo Kolarevic (2003), a era digital possibilita que os arquitetos retomem a autoridade que um dia tiveram na produção de edifícios, não apenas no seu design, mas também na sua construção, com total domínio sobre as decisões processuais construtivos (BORGES, 2016).

32 Os novos métodos de produção não são mecânicos, mas são controlados por computadores, através da tecnologia CNC ou Computer Numeric Control, normalmente associado as fresas de controle numérico. O termo prototipagem rápido (rapid prototyping) refere-se aos métodos de produção de protótipos por sistemas aditivos (BUSWELL et al., 2007). Porém, também existem métodos baseados na sobreposição de camadas destinadas a produção de produtos. Esses são conhecidos como manufatura rápida (rapid manufacturing). O termo rapid, em ambos os métodos, faz referência ao fato destes sistemas não precisarem de nenhuma assistência humana (PUPO, 2018).

Os métodos de produção automatizados na arquitetura e construção civil podem ser classificados segundo a sua finalidade, o número de eixos com que trabalham e a maneira como produzem os produtos. Suas aplicações podem variar desde a produção de pequenos protótipos de estudo para apoio ao projeto até a construção de edifícios inteiros, passando pela elaboração dos elementos construtivos, construídos e enviados para a obra, como pode perceber pela figura seguinte (figura 24):

33

Figura 24: Métodos de produção automatizada.

Fonte: Regiane Travisan Pupo, 2018.

34 No que se refere a sua finalidade, eles podem ser destinados a produção em escala reduzida ou produtos finais, na escala 1:1, de forma que seja aplicado diretamente em obra. Em geral, os primeiros são conhecidos como métodos de prototipagem (prototyping), e podem ter a finalidade de serem usados para estudos iniciais, para apresentações ou avaliações do projeto (figura 25). A partir de um modelo digital, o protótipo é testado em um modelo físico, podendo ser reajustado, e o resultado final é um modelo digital com o detalhe do elemento construtivo definido (PUPO, 2018).

Figura 25: Estudo de elemento de fachada. Projeto Der Neue Zollhof, 2000.

Fonte: Schmal (2001, p. 99).

3.1 MÉTODOS E PROCESSOS Existem dois sistemas de produção básicos, quando se diz respeito a elaboração final em tamanho real das peças ou produtos construtivos: os sistemas de fabricação (fabrication) e os sistemas de manufatura (manufacturing). A figura 26 mostra todas as etapas de fabricação computadorizada do mesmo elemento construtivo do projeto de Der Neue Zollhof (figura 25). Da sua elaboração até a instalação na obra, cada objeto construtivo, foi produzido separadamente, com moldes de isopor modelados por uma máquina CNC, a partir de um modelo digital (PUPO, 2018).

35

Figura 26: Processo de fabricação digital. Projeto Der Neue Zollhof, 2000.

Fonte: Schmal (2001).

1. Elaboração da forma; 2. Modelagem em poliestireno do objeto em fresa CNC; 3. Composição do molde que irá receber o concreto; 4. Preparação da ferragem e concretagem; 5. Acabamento; 6. Desmontagem; 7. Peças produzidas preparadas para o uso na obra; 8. Locação das peças na obra; 9. Conclusão.

Outra possibilidade de construção automatizada em escala real dispensando o uso de mão de obra humana, é o processo denominado “Contour Crafting” (figura 27), que foi desenvolvido pelo engenheiro industrial e Dr. Behrokh Khoshnevis, que também leciona na Universidade do Sudeste da Califórnia. Consiste na fabricação automatizada por camadas da estrutura, onde uma simples construção, como uma casa, pode ser construída automaticamente com os designs mais variados e possuindo instalações hidros sanitárias, de ar condicionado e elétricas, possibilitando ao arquiteto desenvolver projetos com as mais variadas formas e geometrias difíceis de serem executadas (PUPO, 2018).

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Figura 27: Contour Crafting.

Disponível em <https://cdn.leroymerlin.com.br/contents/impressora_3d_faca_seus_projetos_ na_leroy_merlin_648d_original.jpg>. Acesso em: 10 de setembro de 2019

Em relação à quantidade de dimensões, existe duas dimensões (2D), duas dimensões e meia (2.5D) e três dimensões (3D). Como exemplo de um sistema 2D, existe a cortadora de vinil, que apenas corta papel e materiais finos. Uma fresa de CNC com spindle (eixo) não é capaz de executar modelos tridimensionais complexos, pode apenas cortar figuras planas e esculpir relevos. Por isso esse tipo de equipamento é comumente chamado de 2.5D (figura 28). As fresas de três, quatro ou cinco eixos (figura 29) ou impressoras 3D (figura 30), são vistas realmente como tridimensionais (PUPO, 2018).

Figura 28: Fresagem em 2.5D. Modela MDX-40, da empresa Roland.

Fonte: Regiane Pupo.

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Figura 29: Fresagem com 5 eixos.

Fonte: Shodek (2005, pg. 242).

Figura 30: Impressora 3D. Disponível em <https://cdn.leroymerlin.com.br/contents/impressora_3d_faca_seus_projetos_ na_leroy_merlin_648d_original.jpg>. Acesso em: 10 de setembro de 2019

3.1.1 Processos Subtrativos Para a produção dos produtos, as formas automatizadas podem ser classificadas como subtrativas, formativas ou aditivas. No sistema subtrativo, duas opções de corte de material são utilizadas: as fresas CNC e os sistemas de corte. Nas fresas CNC, um bloco do material é cortado por fresas que se movem automaticamente por várias direções (entre um e cinco eixos), ou através do auxílio de um eixo rotatório que movimenta a peça evitando a necessidade de deslocamento da mesma. Essa forma de produção é muito utilizada em indústrias de ferramentaria,

38 que promovem a elaboração com exatidão, usinando blocos metálicos, de peças e moldes (figura 31) (PUPO, 2018).

Figura 31: Produção de peças de metal pelo método subtrativo.

Disponível em <http://engenheirodemateriais.com.br/2018/06/21/manufatura-aditiva-de-metaisimpressao-3d-com-metais/>. Acesso em 15 de setembro de 2019

Já nos sistemas subtrativos de corte, estão as cortadoras jato d’água, as plasma-arc e a laser. Destaca-se pelos movimentos bidimensionais do eixo de corte do material a ser cortado ou de ambas as formas, mas existem grandes diferenças entre estas tecnologias a partir do material e espessuras utilizadas. As cortadoras Plasma-arc, usam um arco elétrico e gás comprimido com elevadas temperaturas (que durante o corte podem atingir 14 mil graus Celsius). Enquanto a cortadora laser corta materiais de até 16 mm de espessura, as cortadoras jato d’água possuem capacidade para cortar uma placa de titânio de 38 cm de espessura, por exemplo. Estes sistemas são denominados de sistemas de fabricação digital (digital fabrication), tendo suas aplicações na arquitetura e construção das mais variadas formas, desde a produção de moldes para concreto armado, como até a confecção de peças entalhadas em pedra para serem utilizadas como “próteses” arquitetônicas em obras de restauração.

3.1.2 Processos Formativos Os sistemas formativos se baseiam em fôrmas versáteis que se ajustam a diferentes modelações como, por exemplo, na fabricação de placas de vidro com curvaturas complexas. Essas fôrmas podem ser alcançadas através de pinos ajustáveis computadorizados, se através de modelos digitais, se regulam para compor a superfície projetada através do software. Depois que a posição dos pinos é ajustada, é aplicada uma placa plana de vidro sobre a fôrma e esta é levada ao forno, onde o

39 vidro é derretido e então passa a assumir a forma que foi projetada pelo software.

Também existem máquinas que possibilitam dobrar e modelar tubos metálicos e chapas de aço, previamente projetados digitalmente. O projeto do BMW Pavillion foi realizado em 2000 utilizando esse sistema de modelagem (figura 32).

Figura 32: Sistema formativo utilizado no BMW Pavillion, B. Franken, 2000.

Fonte: Kolarevic (2005, p. 38-134).

3.1.3 Processos Aditivos Os sistemas aditivos se baseiam em sobreposições de camadas do material previamente definido, até que o objeto projetado tridimensionalmente seja construído.

O software cria fatias horizontais que formam o objeto 3D, que podem ser impressas, cortadas ou solidificadas, e que são fixadas de acordo com o sistema escolhido.

Podem ser definidos de acordo com o material que o sistema utiliza: como sólidos para os sistemas de impressão 3D (3DP) (figura 33), sinterização seletiva a laser (SLS) e modelador de deposição de fusão (FDM – fusion deposition modeler); líquidos para os sistemas de estereolitografia (SLA) (figura 34) e PolyJet; ou ainda em lâminas (figura 35) (LOM – laminated object manufacturing), quando a fabricação ocorre a partir de objetos laminados de papel ou alumínio.

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Figura 33: Modelagem 3D a partir de um modelo digital.

DisponĂ­vel em <https://saude.abril.com.br/medicina/cirurgia-na-era-da-impressao-3d/>. Acesso em 15 de setembro de 2019

Figura 34: Processo aditivo em mĂĄquina SLA. DisponĂ­vel em <http://www.ctadvancedmanufacturing.com/pt-pt/impressoes-3d/escolha-portecnologia/estereolitografia/>. Acesso em 15 de setembro de 2019

41

Figura 35: Processo aditivo em lâminas.

Disponível em <https://www.whiteclouds.com/3DPedia/lom.html>. Acesso em: 18 de setembro de 2019

Resumindo, independentemente do tipo de processo de manufatura digital (subtrativo, formativo ou aditivo), a ideia por trás do método sempre será a mesma: um protótipo virtual é concebido através de um software computacional (CAD ou desenho assistido por computador), que terá seus parâmetros adequados inseridos na sua fabricação (CAM ou manufatura assistida por computador). Logo após essa etapa, o software irá criar uma sequência de parâmetros que irão comandar as máquinas controladas por computador (CNC), tendo como objetivo final a confecção do produto digitalmente projetado.

3.2 ESTUDO DE CASO Como estudos de caso, são apresentados dois exemplos que aplicam a teoria de Fabricação Digital em um produto real. Porém, no primeiro estudo, apenas a forma construtiva foi aplicada, tendo como objetivo a obtenção dos benefícios mais almejados que a fabricação digital possibilita na construção, como sustentabilidade, através da utilização de matérias primas recicláveis, agilidade da construção, redução de erros construtivos (pois a máquina alcança uma precisão maior que o homem) e redução de desperdício de materiais nos canteiros de obras. No segundo estudo de caso, questões ligadas à Arquitetura Performativa já são atreladas ao objetivo final.

42 Agora, os benefícios e a forma arquitetônica não são pensados de forma gratuita no projeto, mas sim com o objetivo de a forma estar vinculada a parâmetros do contexto (no caso ambiental).

3.2.1 Salão de Exposições Landesgartenschau O Landesgartenschau Exhibition Hall (figura 36) é um edifício de protótipo arquitetônico e uma vitrine para o desenvolvimento atual em design computacional e fabricação robótica para construção em madeira leve. Financiado pela União Européia e pelo estado de Baden-Wurttemberg, na Alemanha, o edifício é o primeiro a ter sua estrutura principal inteiramente feita de placas de madeira compensada de faia, préfabricadas roboticamente (figura 37). Esta técnica de construção em madeira oferece não apenas possibilidades arquitetônicas inovadoras, mas também é altamente eficiente em termos de recursos, com a estrutura da placa de suporte de carga com apenas 50 mm de espessura. Isso é possível através de métodos integrativos de design, simulação, fabricação e levantamento computacional (Sttutgart University, 2014).

Figura 36: Salão de Exposições Landesgartenschau, Alemanha.

Disponível em <https://icd.uni-stuttgart.de/?p=11173>. Acesso em: 16 de outubro de 2019

Figura 37: Montagem no local.

Disponível em <https://icd.uni-stuttgart.de/?p=11173>. Acesso em: 16 de outubro de 2019

43 O edifício foi concebido na Universidade de Stuttgart como parte da “Robótica na construção de madeira” projeto de pesquisa realizado em colaboração com a administração florestal de Baden-Wurttemberg (ForstBW) e KUKA Robotcs. O projeto demonstra as novas oportunidades que surgem da integração de métodos computacionais de design, produzida com madeira de recursos localmente disponíveis e renováveis. O edifício apresenta um inovador sistema de construção de placas de madeira leve, fabricado digitalmente (figura 38), feito de madeira compensada de faia (figura 39).

Figura 38: Célula de fabricação.

Disponível em <https://icd.uni-stuttgart.de/?p=11173>. Acesso em: 16 de outubro de 2019

Figura 39: Material de madeira compensada de faia de 50 mm.

Disponível em <https://icd.uni-stuttgart.de/?p=11173>. Acesso em: 16 de outubro de 2019

O desenvolvimento da complexa estrutura de placas do Salão de Exposições foi possível através de métodos avançados de projeto e simulação computacional (figura 40, 41, 42 e 43). Isso permite a geração, simulação e otimização dos princípios de construção biomiméticas na arquitetura. A ferramenta de design computacional desenvolvida no contexto deste projeto de pesquisa oferece a possibilidade de incluir características do material e parâmetros de fabricação no processo de design. Em vez

44 de desenhar cada placa manualmente, o espaço de design da placa é incorporado a um processo de simulação e otimização para a busca automatizada de formulários, que inclui parâmetros e restrições da fabricação digital.

Figura 40: Geometrias de placas.

Disponível em <https://icd.uni-stuttgart.de/?p=11173>. Acesso em: 16 de outubro de 2019

Figura 41: Processo de projeto computacional.

Disponível em <https://icd.uni-stuttgart.de/?p=11173>. Acesso em: 16 de outubro de 2019

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Figura 42: Distribuição da carga das articulações dos dedos e análise.

Disponível em <https://icd.uni-stuttgart.de/?p=11173>. Acesso em: 16 de outubro de 2019

Figura 43: Parâmetros de placas e geração de caminho da ferramenta.

Disponível em <https://icd.uni-stuttgart.de/?p=11173>. Acesso em: 16 de outubro de 2019

O foco principal está na cadeia digital que opera de modo integrado e coerente, desde a geração da geometria até a análise estrutural e a fabricação digital. Isso inclui a fabricação robótica de todas as 243 placas de madeira compensada de faia, para a estrutura primária, geometricamente diferenciadas, bem como a pré-fabricação digital do isolamento, impermeabilização e revestimento (figura 44).

Em comparação com os métodos convencionais de pré-fabricação, esta técnica de fabricação permite uma precisão muito maior. A garantia de qualidade de todas as

46 chapas fabricadas individualmente (figura 45), representa um desafio significativo e requer um rastreador a laser capaz de escanear em uma faixa abaixo do milímetro.

Além disso, o edifício acabado será varrido repetidamente tridimensionalmente para analisar o comportamento de longo prazo da estrutura.

Figura 44: Camadas construtivas da carcaça, incluindo isolamento e impermeabilização.

Disponível em <https://icd.uni-stuttgart.de/?p=11173>. Acesso em: 16 de outubro de 2019

Figura 45: Fabricação individual das placas de madeira.

Disponível em <https://icd.uni-stuttgart.de/?p=11173>. Acesso em: 16 de outubro de 2019

Após a fabricação robótica da estrutura primária e a pré-fabricação digital de todas as outras camadas do edifício, como isolamento, impermeabilização e revestimento, o edifício foi instalado no local em apenas quatro semanas (figura 46).

O desenvolvimento, a fabricação e a construção do Salão de Exposições

47 Landesgartenschau demonstram que a fabricação robótica, em conjunto com os métodos computacionais de design, simulação e levantamento, permite que os arquitetos, engenheiros estruturais e fabricantes de madeira trabalhem de maneira interdisciplinar e orientada a materiais e fabricação. Isso leva não apenas a usar recursos de construção como a madeira de modo mais eficiente, mas também a uma arquitetura nova e expressiva.

Figura 46: Montagem de placas de contraplacado estrutural no local.

Disponível em <https://icd.uni-stuttgart.de/?p=11173>. Acesso em: 16 de outubro de 2019

Figura 47: Salão de Exposições Landesgartenschau, Alemanha.

Disponível em <https://icd.uni-stuttgart.de/?p=11173>. Acesso em: 16 de outubro de 2019

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Figura 48: Salão de Exposições Landesgartenschau, Alemanha.

Disponível em <https://icd.uni-stuttgart.de/?p=11173>. Acesso em: 16 de outubro de 2019

Figura 49: Salão de Exposições Landesgartenschau, Alemanha.

Disponível em <https://icd.uni-stuttgart.de/?p=11173>. Acesso em: 16 de outubro de 2019

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3.2.2 Sede do Punjab Kesari (Processo Integrado a Performance) Localizado em Delhi, na Índia, o projeto busca se integrar ao entorno. O saguão urbano oferece uma sensação de “convite”, pelo qual a paisagem flui para dentro do edifício, criando trajetórias de movimento contínuas que se estendem para o espaço do átrio central. Como é um edifício para o funcionamento de escritórios, o projeto é visto como uma zona de interação com o entorno, criando momentos que permitem a interação de seus usuários com a paisagem em volta (World Architecture, 2016).

Figura 50: Sede Punjab Kesari.

Disponível em <https://worldarchitecture.org/architecture-projects/hhzhm/punjab_kesari_headquartersproject-pages.html>. Acesso em: 20 de outubro de 2019

Projetada para ser a sede do Punjab Kesari, a obra foi pensada como a fusão da arquitetura tradicional indiana e do espaço de escritórios contemporâneos, tendo como objetivo principal reduzir o ganho de calor e otimizar a taxa de abertura da fachada, garantindo que não seja necessária iluminação artificial em um dia típico.

Uma fachada animada é projetada como resultado de diferentes proporções de abertura de fachada, dependendo da orientação (figura 50).

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Figura 51: Sede Punjab Kesari.

Disponível em <https://worldarchitecture.org/architecture-projects/hhzhm/punjab_kesari_headquartersproject-pages.html>. Acesso em: 20 de outubro de 2019

Figura 52: Sede Punjab Kesari.

Disponível em <https://worldarchitecture.org/architecture-projects/hhzhm/punjab_kesari_headquartersproject-pages.html>. Acesso em: 20 de outubro de 2019

A inspiração veio da intenção de traduzir um padrão tradicional de fachada indiana (figura 52) usando simulações digitais em processos interativos (figura 53) para criar uma forma baseada em nos condicionantes ambientais do local. Então, essa forma da fachada Jali resultante cria culturalmente um sentimento de pertencimento.

O nível Lux de 500 foi alcançado no edifício na altura da estação de trabalho de cada placa de piso, junto com um fator de luz do dia de 2 acima de 80% da placa de piso.

Isso é feito para garantir que a iluminação artificial não seja necessária dentro do edifício em um dia normal.

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Figura 53: As fachadas buscam recordar elementos da arquitetura tradicional indiana.

Disponível em <https://worldarchitecture.org/architecture-projects/hhzhm/punjab_kesari_headquartersproject-pages.html>. Acesso em: 20 de outubro de 2019

Figura 54: Simulação de processos interativos.

Disponível em <https://worldarchitecture.org/architecture-projects/hhzhm/punjab_kesari_headquartersproject-pages.html>. Acesso em: 20 de outubro de 2019

Um padrão hexagonal (figura 54) foi usado como base, e, através do processo interativo, vários padrões de porosidade foram gerados a partir dele, para criar diferentes condições de luz. Isso resultou em uma condição de opacidade variável na fachada, e que tinha um duplo objetivo: criar uma arquitetura performativa e também criar aberturas variáveis na fachada em várias orientações, gerando um design animado para a fachada e que, ao mesmo tempo, possui um significado cultural.

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Figura 55: Estudo de padrões hexagonais.

Disponível em <https://worldarchitecture.org/architecture-projects/hhzhm/punjab_kesari_headquartersproject-pages.html>. Acesso em: 20 de outubro de 2019

Um átrio central conecta os vários pisos (figura 55), criando uma porosidade visual entre as pessoas que trabalham em pisos diferentes. Como o design não apresenta iluminação artificial, ele faz com que os usuários se sintam mais próximos da natureza e se sintam conectados com a iluminação natural. Os pisos são divisíveis em unidades menores, para obter unidades flexíveis que variam de 500 a 2000m².

Figura 56: Átrio central conectando os andares do edifício.

Disponível em <https://worldarchitecture.org/architecture-projects/hhzhm/punjab_kesari_headquartersproject-pages.html>. Acesso em: 20 de outubro de 2019

53 O padrão de desenho das fachadas varia desde 81% de opacidade na fachada norte a 27% de opacidade na fachada sul, com opacidades intermediárias de 54% na leste e 62% na oeste, respectivamente (figura 56).

Figura 57: Estudo de opacidade da fachada Jali.

Disponível em <https://worldarchitecture.org/architecture-projects/hhzhm/punjab_kesari_headquartersproject-pages.html>. Acesso em: 20 de outubro de 2019

A fachada Jali é feita de painéis de concreto armado com vidro. Em termos de tolerâncias de construção, foi adotado um sistema pelo qual, por meio de fresagem CNC, um molde será criado para o padrão de fachada e esse molde será usado para moldar os painéis. A curvatura da entrada (figura 57) também será moldada usando esse processo de fresagem CNC, pelo qual, usando a fabricação digital do molde, é alcançada uma maior precisão no projeto.

Figura 58: Curvatura da entrada do edificio.

Disponível em <https://worldarchitecture.org/architecture-projects/hhzhm/punjab_kesari_headquartersproject-pages.html>. Acesso em: 20 de outubro de 2019

A sustentabilidade está no epicentro do projeto, incorporada/ em forma de iluminação natural otimizada, ventilação cruzada e redução do ganho de calor (figura

54 58). A tela dupla de Jali reduz a temperatura do ar externo na frente do vidro. O ar mais frio entra e é puxado para o átrio através do efeito chaminé, e resulta em ventilação natural e na redução natural da temperatura do ar interno, reduzindo a carga de resfriamento do ar condicionado.

Figura 59: Esquema de ventilação cruzada.

Disponível em <https://worldarchitecture.org/architecture-projects/hhzhm/punjab_kesari_headquartersproject-pages.html>. Acesso em: 20 de outubro de 2019

55

4. ENSAIO PROJETUAL: PAVILHÃO MULTIFUNCIONAL Para a materialização de um projeto prototipado digitalmente até sua execução final, etapas são seguidas de forma sequencial, isto é, são executadas uma parte de cada vez e revisadas ao final de cada etapa. Para a execução do projeto a ser posposto nesse capítulo, as etapas precisam ser compostas por:

Figura 60: Etapas projetuais – desde a concepção até a fase final da montagem in loco.

Fonte: Autor, 2020.

A etapa de planejamento inclui a concepção projetual, a definição do material a ser cortado pela fresa assim como sua espessura necessária. Na etapa seguinte o

56 modelo digital deve ser produzido para que logo em seguida seja exportado para o fabricante de acordo com o formato suportado pelo maquinário escolhido. Essa etapa envolve todas as definições das medidas e linhas de corte que serão planificadas em peças na chapa. A seguir inicia-se a etapa da fabricação, onde o arquivo será configurado para que a máquina possa fazer a leitura das linhas de corte juntamente com as configurações de rebaixos e tolerâncias definidas no arquivo. Após o corte das peças, chega-se à etapa dos acabamentos de cada elemento fabricado.

4.1 PROPOSTA ARQUITETÔNICA Tendo como ideia inicial um projeto onde suas peças e estruturas pudessem ser modeladas utilizando os benefícios da tecnologia BIM e trabalhando lado a lado da versatilidade e liberdade que o sistema de impressão CNC nos possibilita, o produto deste trabalho se transforma na concepção de um Pavilhão multifuncional, concebido de forma que promova um novo ecossistema dentro de uma paisagem já edificada do local proposto (Universidade Vila Velha – UVV). Objetiva-se conceber um pavilhão com estrutura leve que possa ser eventualmente desmontado para ser utilizado em locais distintos.

4.1.1 O Local O local escolhido foi o Centro de Vivências da Universidade Vila Velha – UVV, Boa Vista II, Vila Velha – ES (figura 61), pois para esta proposta, o Pavilhão foi pensado como estrutura de suporte aos eventos já existentes na universidade, como por exemplo o Ciclo de Iniciação Científica que em eventos passados, utilizaram tendas tradicionais como cobertura.

57

Figura 61: Mapa da localização do local da proposta.

Fonte: Adaptado do Google Earth, imagens de 2020.

4.2 ENSAIOS PRELIMINARES A fim de testar opções iniciais de projeto baseado em diretrizes pré-definidas a partir das características do módulo das peças, antes do modelo final escolhido, foram criadas duas (02) opções, sendo a primeira baseada em um módulo quadrado (figura 62) e a segunda em um módulo hexagonal (figura 63), este que já iria definir o modulo que viria a ser a opção final desejada. O software utilizado para o estudo da forma e a modelagem foi o Revit 2020 - desenvolvido e distribuído pela Autodesk – e para o detalhamento das peças, foi utilizado o software LayOut do SketchUp – originalmente desenvolvido pela At Last Software, mas sendo atualmente desenvolvida e distribuída pela Trimble Navigation.

58

Figura 62: Estudo preliminar – opção 01 – visualização no Revit 2020.

Fonte: Autor, 2020.

Figura 63: Estudo preliminar – opção 02 – visualização no Revit 2020.

Fonte: Autor, 2020.

Na primeira opção, a peça modelada e utilizada foi uma treliça metálica (figura 64) e na segunda opção, a peça hexagonal seria em madeira (figura 65). Ambas as opções de peças foram eliminadas, pois, como diretriz projetual mais a frente discriminado, elas não seriam as melhores opções propostas: a treliça metálica pois não necessariamente poderia ser produzida a partir de processos aditivos ou subtrativos que foram abordados no item 3.1 e o módulo em madeira pois

59 posteriormente iria ser chegada à conclusão que a peça da estrutura deveria ser mais robusta e não tão esbelta como fora modelado.

Figura 64: Treliça metálica – visualização no Revit 2020.

Fonte: Autor, 2020.

Figura 65: Módulo em madeira – visualização no Revit 2020 sem a textura.

Fonte: Autor, 2020.

60

Figura 66: Estudo preliminar – opção 01 – visualização no Revit 2020.

Fonte: Autor, 2020.

Figura 66: Estudo preliminar – opção 02 – visualização no Revit 2020.

Fonte: Autor, 2020.

61

4.2.1 Diretrizes projetuais A primeira diretriz estabelecida foi a definição do módulo (figura 68) que possibilitasse uma única estrutura contínua e autoportante. O modelo hexagonal foi escolhido pois analisando possíveis formatos diferentes, o módulo com seis (06) lados se apresentou como uma opção interessante de design. Escolhido a forma dos módulos, a segunda diretriz estabelecida foi o formato que a estrutura deveria ter.

Levando em consideração o propósito do Pavilhão, onde sua modelagem, fabricação e montagem deveria ser a mais prática possível, o formato geodésico (figura 69) se demonstrou como a mais propícia a ser estruturada no qual o formato em casca possibilitado pela junção em colmeia que dos módulos hexagonais seria suficiente para que os módulos se transformassem em uma estrutura autoportante.

Figura 68: Módulo hexágonal.

Fonte: Autor, 2020.

A estrutura geodésica foi amplamente estudada e praticada pelo arquiteto norte americano Buckminster Fuller, durante mais de seus 50 anos de carreira. O termo “domo geodésico” foi criado a partir de suas observações e estudos entre a relação dos diferentes componentes estruturais dessa forma, evidenciando a rapidez construtiva e a liberdade espacial proporcionada.

Com este modelo estrutural, entendeu que a ideia de cúpula permitiria vencer maiores vãos, uma vez que o desenho de arco estruturalmente funciona de modo superior se comparado a estruturas retilíneas dado a atuação da peça aos intrínsecos esforços, e pela ideia de amarração das barras a partir de nós que permitiriam a distribuição das forças atuantes de maneira homogênea pelo corpo do domo. Em outras palavras, cada parte depende da outra e na falta de uma delas, toda a estrutura seria comprometida (MATHEUS PEREIRA, ARCHDAILY, 2020).

62

Figura 69: Biosfera de Montreal – Buckminster Fuller, 1967.

Disponível em <https://www.archdaily.com.br/br/796023/classicos-da-arquitetura-biosfera-demontreal-buckminster-fuller>. Acesso em: 16 de junho de 2020

A mesma ideia de estrutura autoportante está presente nos arcos gregos, onde a peça do topo do arco é a que gera estabilidade para a estrutura (figura 70).

Figura 70: Representação esquemática do arco de volta perfeita.

Disponível em <https://sites.google.com/site/historiaromaantigaabc123/arquitetura-romana/arcosromanos/definicao/componentes-de-um-arco>. Acesso em: 10 de junho de 2020

4.2.2 Modelagem do projeto Este subtópico irá abordar um pouco do processo de modelagem do Pavilhão.

Para essa parte, o software Revit 2020 não é nada intuitivo, então é necessário um

63 certo conhecimento sobre os passos que deverão ser seguidos, mas em contrapartida também não é complicado de aprender.

Ao iniciar um novo projeto no Revit, e logo após configurar as unidades de medida de acordo com a preferência do usuário, um novo projeto chamado “massa conceitual” deverá ser criado (figura 71). Após definidas linhas de referência de acordo com a forma a ser estudada (figura 72), através da ferramenta “criar forma sólida” (figura 73) uma forma baseada nas linhas será criada. Está forma é altamente deformável e modificável, de uma maneira bem clara e intuitiva por parte do programa.

Figura 71: Massa conceitual – visualização no Revit 2020.

Fonte: Autor, 2020.

Figura 72: Criando forma sólida– visualização no Revit 2020.

Fonte: Autor, 2020.

64

Figura 73: Criando forma sólida– visualização no Revit 2020.

Fonte: Autor, 2020.

Após a forma sólida estar de acordo com a forma final almejada, uma malha (figura 74) que irá receber as modelagens da família dos módulos deverá ser criada (figura 75), para poder preencher a malha hexagonal concebida anteriormente e dar forma ao Pavilhão (figura 76).

Figura 74: Malha hexagonal– visualização no Revit 2020.

Fonte: Autor, 2020.

65

Figura 75: Família hexagonal – visualização no Revit 2020.

Fonte: Autor, 2020.

Figura 76: Módulos hexagonais dando forma ao Pavilhão – visualização no Revit 2020.

Fonte: Autor, 2020.

Através do filtro disponível no software, é capaz de extrair a quantidade de módulos que foram necessários para o projeto (figuras 77, 78 e 79), que nesse caso, foram necessários 593 (quinhentos e noventa e três) módulos (tipo hexagonal), 40 (quarenta) módulos do tipo triangular (vinte módulos em cada lado) e 22 (vinte e dois) módulos do tipo trapezoidal (onze de cada lado).

66

Figura 77: Quantitativo módulo 1 – visualização no Revit 2020.

Fonte: Autor, 2020.

Figura 78: Quantitativo módulo 2 – visualização no Revit 2020.

Fonte: Autor, 2020.

Figura 79: Quantitativo módulo 3 – visualização no Revit 2020.

Fonte: Autor, 2020

67

Figura 80: Vista Superior – visualização no Revit 2020.

Fonte: Autor, 2020

4.2.3 Componentes do projeto e detalhamentos Após o projeto final ter sido modelado, o próximo passo é a extração dos dados técnicos para a produção do arquivo que deverá ser exportado para a leitura através das máquinas com sistema de impressão CNC. Para a fabricação desses módulos, através de uma pesquisa feita pela internet, a máquina proposta para fazer o corte das chapas de madeira é a Router CNC RC1112 da fabricante Distritec CNC, sediada no bairro Vila Carmosina em São Paulo.

Figura 81: Router CNC RC1112, fabricante Distritec CNC. Disponível em < http://www.distriteccnc.com.br/produto-page.php?id=9&menu=9?menu=10&uri= router-cnc-rc1112-1-200-x-1-100-x-60mm>. Acesso em: 10 de junho de 2020

68 De acordo com o site da fabricante, suas especificações técnicas são: •

Altura do pórtico (eixo Y) com tripla regulagem;

•

Área útil de operação: 1.200x1.100x60mm

•

Driver profissional com micropasso;

•

Gabinete com fonte, drivers e placa isoladora;

•

CPU usada revisada (com programas demo);

•

Fonte 24 volts;

•

Cabos para ligação;

•

Sistema de tração via correia dentada dupla, com exclusivo mecanismo no eixo X;

•

03 motores de 30kgf com sistema que permite aumentar 3x sua força via polias;

•

Peso: em média 85 quilos;

•

Dimensão total: comp.: 1,55m / alt.: 0,70m / lar.: 1,2m;

•

12 pillow blocks com rolamentos lineares;

•

Eixo retificado X de 30mm (com sistema anti flambagem);

•

Guia linear no eixo Y;

•

Suporte lateral de 6mm com 3 alturas de regulagem;

•

Variação de corte de 0,1 até 1mm.

A madeira utilizada para a modelagem do projeto foi o eucalipto. Na construção civil, a madeira é um material utilizado em larga escala, que se não for usada levando em conta as devidas preocupações, acaba causando sérios danos ao meio ambiente.

Por isso a escolha do eucalipto, pois é uma madeira de reflorestamento, uma alternativa pensando na preservação da natureza. Madeiras de reflorestamento vem de uma área com floresta replantada ou que mantem a original, utilizando manejos sustentáveis de produção e manutenção.

Figura 82: Reflorestamento utilizando o Eucalípto.

Disponível em <https://potencialflorestal.com.br/conheca-as-caracteristicas-do-eucalipto>. Acesso em: 10 de junho de 2020

69

4.2.3.1 Módulo Utilizando o software LayOut do SketchUP, é feita o detalhamento para exportar o arquivo em formato DXF para a leitura e fabricação na Router CNC. Para o projeto, 03 (três) módulos foram necessários (figura 83) com as medidas abaixo descritas. A forma de fixação entre as peças de cada módulo será utilizando a cola específica para madeira, sendo que a fixação entre os módulos será feita com parafusos. Para o arquivo a ser encaminhado para o fabricante, apenas linhas de corte e o desenho das peças são apresentadas (figura 84). O arquivo deve ser enviado em escala real (1:1).

Figura 83: Módulos utilizados no projeto – visualização no LayOut 2020.

Fonte: Autor, 2020.

Figura 84: Arquivo contendo as linhas e cortes para ser cortado na Router CNC – visualização no LayOut 2020.

Fonte: Autor, 2020.

70 A figura abaixo representa todos os módulos e encaixas utilizados no projeto.

Para fixação das peças, cantoneiras e conectores planos foram projetados, pois através do corte a laser, essas peças podem ser fabricadas sob medida (figura 86).

Figura 85: Módulos utilizados na estrutura do Pavilhão – visualização no LayOut 2020.

Fonte: Autor, 2020.

Figura 86: Cantoneiras e conectores – visualização no LayOut 2020.

Fonte: Autor, 2020.

71

4.2.3.2 Fundação Como a madeira é uma estrutura mais leve, sua construção possuí benefícios, como a não exigência de guindastes e nem de outras máquinas pesadas para sua montagem, contribuindo até para o custo da obra.

Para a estrutura do pavilhão, foi considerado que a fixação por parte da estrutura será por chapas externas encostadas e parafusadas em uma base de concreto impermeabilizada com chumbador de ferro concretado para fixação. Serão necessários 20 (vinte) apoios ao solo.

Várias empresas especializadas em conectores para estruturas de madeira já trabalham com opções de chapas padrão, porém, também disponibilizam a confecção sob medida.

Figura 87: Base concretada ao solo – visualização SketchUp 2020.

Fonte: Autor, 2020.

4.2.3.3 Processo de Montagem Após todas as etapas, desde o planejamento do projeto até a fabricação, chega à última etapa que é a da montagem.

Terminada a fabricação dos módulos, é feita uma análise da estrutura e como possibilidade para diminuir e facilitar o trabalho da montagem das partes mais curvas do projeto, as partes que possuem uma forma mais geodésica, podem ser previamente montadas e transportadas para o local da obra já organizadas.

Como a estrutura é em madeira e os módulos são pequenos e leves, os carros podem ser o meio de transporte selecionados para fornecer a logística da obra, ou qualquer outro meio de transporte adotado por parte do fabricante.

72 Chegando no local, os módulos já podem ser organizados no canteiro da obra para que a etapa da montagem comece. Mas antes, a fundação já precisa estar pronta, pois levando em consideração que o local proposto possui como pavimento blocos de concreto (figura 88), deve ser feita a análise dos pontos necessários que irão receber a fixação da estrutura, e, a base em concreto junto com o ferro de fixação já devem estar chumbados e prontos para a obra (figura 87).

Figura 88: Blocos de concreto no Centro de Vivências da UVV. Disponível em < https://www.uvv.br/tour-virtual/>. Acesso em 10 de junho de 2020 .

Em seguida os módulos precisam ser encaixados e montados seguindo no sentido de baixo para cima e o tempo da montagem irá depender da quantidade de trabalhadores atuando, sendo que quanto mais pessoas, mais rápida será a montagem. À medida que a estrutura for ficando mais alta, andaimes serão necessários para dar suporte aos trabalhadores. Por fim, caso as partes mais curvas da estrutura tenham sido montadas anteriormente, elas já podem ser encaixadas e montadas à estrutura já pronta, lembrando sempre que a conferência das curvas do Pavilhão precisa ser vistoriada a todo o momento para que o projeto fique de acordo com a ideia inicial. Esquemas mostrando a quantidade de módulos necessárias em cada fileira podem ajudar na hora de montar as peças.

Por fim, terminado a montagem da estrutura, chega a etapa final da montagem que é a de vedação, onde as camadas de proteção abaixo discriminadas serão instaladas na estrutura.

73

4.2.3.4 Fechamento Como sistema de vedação e impermeabilização de alguns módulos selecionados a partir da análise solar do local a ser instalado o Pavilhão, está sendo proposto o Sistema Telhado Plano Alwitra, da empresa Alwitra sediada em Araçoiaba da Serra, São Paulo.

Este sistema possui 03 (três) camadas de material. De acordo com o site da empresa, a primeira camada é a base, onde é instalada para dar sustentação as outras camadas. A segunda camada consiste na instalação de um material isolante térmico. Já a última camada vai ser o cobrimento final que ficará exposto ao tempo, sendo resistente as intempéries e altamente durável.

Figura 89: Sistema Alwitra de vedação – visualização SketchUp 2020.

Fonte: Autor, 2020.

1ª camada – base de sustentação: placa estrutural OSB • • • • •

Vantagens: Boa proteção contra cupins e brocas; Facilidade de recorte e perfuração; Boa resistência quando molhada por chuva; Bom isolamento térmico; Boa versatilidade para eventuais tipos de adaptação.

74

Figura 90: Placa estrutural OSB. Disponível em <https://www.alwitra.com/produtos/bases-para-telhado-plano/>. Acesso em: 10 de junho de 2020

2ª camada – isolamento térmico: placa de isopor • • • • • •

Vantagens: Diferentes espessuras e densidades; Fácil recorte e colagem; Não mofam; São atóxicas; Quimicamente neutras; Totalmente recicláveis.

Figura 91: Placa de isopor para revestimento acústico de coberturas.

Disponível em <https://www.alwitra.com/produtos/isolamento-termico/>. Acesso em: 10 de junho de 2020

3ª camada: manta de EVA • • • •

Vantagens: Instalação rápida e fácil até em formas não convencionais; Colocação direta sobre quaisquer chapas betuminosas e materiais de isolamento normalizados; Alta resistência térmica e mecânica; Resistente a penetração de raiz e rizoma;

75 • • • • • • •

Instalação não problemática sob camadas de desgaste; Resistência a difusão de vapor extremamente baixa; Alta resistência a radiação prejudicial; Elevada reflexão de raios de calor; Cinco vezes menor carga de incêndio em comparação com impermeabilização de dupla camada; Produto ambiental abrangente; Disponibilizado com diversas opções de cores.

Figura 92: Manta EVA. Disponível em <https://www.alwitra.com/produtos/manta-de-eva/>. Acesso em: 10 de junho de 2020

Já outros módulos receberam chapas de policarbonato como forma de vedação, pois combinam a transparência ótica com a sua excelente resistência a impactos (superior ao vidro).

•

Vantagens: São leves e flexíveis;

•

Fácil montagem;

•

Completamente transparentes;

•

Suportam altas temperaturas (até 130º sem sofrerem danos);

•

Possuem proteção UV;

•

São autoextinguíveis e não estilhaçam;

•

Bloqueiam os raios infravermelhos (responsáveis pelo calor).

76

4.2.3.5 Estudo de insolação Como forma de projetar um Pavilhão que proporcione todo o conforto térmico desejado, para impedir que a incidência solar seja a principal causa de desconforto por parte do corpo acadêmico da Universidade Vila Velha, foi feito o estudo solar, a partir das coordenadas geográficas da UVV, aplicadas e utilizadas no software Lumion 10 – desenvolvido e distribuído pela Act-3D – levando em consideração o solstício de verão no dia 21 de dezembro (figuras 93 e 94) e solstício de inverno no dia 20 de junho (figuras 95 e 96), no período da tarde.

Figura 93: Visão frontal e lateral / solstício de verão – visualização no Lumion 10.

Fonte: Autor, 2020.

Figura 94: Planta baixa / solstício de verão – visualização no Lumion 10.

Fonte: Autor, 2020.

77

Figura 95: Visão frontal e lateral / solstício de inverno – visualização no Lumion 10.

Fonte: Autor, 2020.

Figura 96: Planta baixa / solstício de inverno – visualização no Lumion 10.

Fonte: Autor, 2020.

Baseado nesse nesta análise, foi identificado que no Verão, que é a estação mais crítica em relação a incidência solar, a cobertura do Pavilhão recebe toda a incidência do sol. Por esse motivo, o Pavilhão recebeu a proteção de quase todos os seus módulos, ficando apenas alguns cobertos com placas de policarbonato, afim de obter a luz por cima (visto que a luz também entrará pelas laterais do Pavilhão).

78 No período de solstício de inverno, a incidência solar na maior parte do tempo é pela fachada sudoeste do Pavilhão, porém, as árvores já existentes na universidade ajudam como forma de barreira e proteção.

4.2.4 Representação do projeto A partir dos resultados produzidos, modelados e renderizados, uma série de arquivos visuais foram criadas para demonstrar a ideia final do projeto, evidenciando sua estrutura e a função que o Pavilhão irá propor no Centro de Vivências da UVV, ou a função que qualquer Pavilhão projetado através da tecnologia BIM pode exercer de acordo com o local desejado e suas características. Através da humanização, aspectos relacionados a espacialidade e ambiências são demonstrados para que as sensações dos observadores sejam passadas através das imagens.

Figura 97: Vista superior da implantação do Pavilhão – renderização 3D no Lumion 10.

Fonte: Autor, 2020.

79

Figura 98: Vista aérea do Pavilhão – renderização 3D no Lumion 10.

Fonte: Autor, 2020.

Figura 99: Vista do observador – renderização 3D no Lumion 10.

Fonte: Autor, 2020.

80

Figura 100: Vista do observador – renderização 3D no Lumion 10.

Fonte: Autor, 2020.

Figura 101: Vista do observador – renderização 3D no Lumion 10.

Fonte: Autor, 2020.

81

Figura 102: Vista do observador pela entrada Sul do Pavilhão – renderização 3D no Lumion 10.

Fonte: Autor, 2020.

Figura 103: Vista do observador pela entrada Oeste do Pavilhão – renderização 3D no Lumion 10.

Fonte: Autor, 2020.

82

Figura 104: Vista do observador pela entrada Norte do Pavilhão – renderização 3D no Lumion 10.

Fonte: Autor, 2020.

Figura 105: Vista do observador – renderização 3D no Lumion 10.

Fonte: Autor, 2020.

83

Figura 106: Vista do observador – renderização 3D no Lumion 10.

Fonte: Autor, 2020.

Figura 107: Vista do observador interna ao Pavilhão – renderização 3D no Lumion 10.

Fonte: Autor, 2020.

84

Figura 108: Vista do observador interna ao Pavilhão – renderização 3D no Lumion 10.

Fonte: Autor, 2020.

Figura 109: Vista do observador interna ao Pavilhão – renderização 3D no Lumion 10.

Fonte: Autor, 2020.

85

Figura 110: Vista aérea do Pavilhão – renderização 3D no Lumion 10.

Fonte: Autor, 2020.

Figura 111: Vista do observador pelo prédio Rosa – renderização 3D no Lumion 10.

Fonte: Autor, 2020.

86

Figura 112: Vista do observador – renderização 3D no Lumion 10.

Fonte: Autor, 2020.

87

CONSIDERAÇÕES FINAIS Através deste trabalho, chegamos à conclusão que a fabricação digital já possui os requisitos necessários para participar do futuro da construção civil.

A automação da construção, atrelada à inteligência computacional, traz benefícios para o canteiro de obras, desde economia na construção até formas sustentáveis de se construir. A arquitetura precisa e limpa possibilita ganhos com reutilização de resíduos, e reduz desperdícios. Dessa forma, prazos menores também são alcançados, permitindo uma rápida construção perante as necessidades.

Agora, devido aos avanços tecnológicos, o arquiteto passa a utilizar softwares de modelagem para produzir uma geometria mais complexa e, ao mesmo tempo, possível de ser materializada, uma vez que algoritmos e parâmetros possibilitam previamente o estudo e análise da forma final. Atrelado a isso, a forma pode ser performativa e gerada a partir de contextos específicos de performance, e não mais geradas de maneira gratuita (sem um motivo que justifique sua aparência). E caso o design não seja como o esperado, os softwares permitem que através de comandos intuitivos, novas formas sejam concebidas.

Todas essas possibilidades que a fabricação digital entrega para a arquitetura digital contribuem para que o arquiteto e seus colaboradores ampliem sua visão sobre os novos processos projetuais, de modo a utilizá-las da melhor e mais inteligente forma possível.

88

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