PAVILHÃO AUSTRAL ∣ RG III ∣ UFRGS

AUSTRAL AUSTRAL

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

Representação Gráfica III | 2022/2

Profª Bárbara Lorenzoni | Turma C Grupo 6: Valentina Figueiredo Thomas, Jade Simões Moreira e Fabiane Maciel Calistro

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

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

O bloco inicial da disciplina consiste na introduçãoaodesigndigital,queéfeitaporaulas teóricas sobre conceitos fundamentais de projeto paramétrico, fabricação digital e geometrias. São feitos exercícios de análise de edificações (correlacionando aspectos formais e construtivos) e de formulação de algoritmos analógicos que representam raciocínios lógicos abstratoseaplicadosaproblemasformais.

No segundo bloco é apresentado o software de projeto paramétrico e são desenvolvidos exercíciosnoformatodetutorialparausoguiado deste e compreensão de sua organização e funcionamento.

No terceiro e último bloco os alunos desenvolvemumprojetoemgrupo,utilizando-se do software paramétrico para concepção e representaçãoeferramentasdefabricaçãodigital para prototipagem. Os alunos são aparelhados com aulas sobre conjuntos de ferramentas do software,comandosdeusocomumetécnicasde manipulaçãodedadosdoprojeto,sendoasaulas ordenadas de acordo com as demandas que surgem e em crescente complexidade. Além disso, os alunos aprendem a gerar arquivos para importaçãonasferramentasdefabricaçãodigital e tem aulas práticas de uso dessas para construçãodeseusprotótipos.Durantetodoo

semestre são feitos assessoramentos gerais de dúvidas e dificuldades comuns e individuais para ajustesespecíficosdosalgoritmos.

Oexercíciofinaldadisciplinapropõeacriaçãode um pavilhão cultural expositivo modular Buscando a exploração de uma variedade de soluções e aprendizado coletivo, é determinado que cada grupo situe seu projeto em um continente (ou planeta) e adote um tipo de geometria para exploração no projeto. Além disso, para ilustrar a aplicabilidade dos sistemas mencionados em diferentes escalas o exercício é divididoem4etapas:formulaçãodoprogramado projeto, contexto de inserção e materialidade básica (etapa conceito); concepção formal do módulo (etapa forma); detalhamento construtivo (etapa estrutura); distribuição, replicação e combinação da forma (etapa implantação). Assim,éexercitadooprojetonaescaladoobjeto, construçãoeinserçãourbanística.

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

AdisciplinadeRGIIIéumprojetoemandamento, sendoaprimoradaacadasemestre.Futuramente serão resolvidas questões de transição entre a escaladaconstruçãoeadeprototipagemnoque tange as diferentes materialidades aplicáveis. Alémdisso,seráincluídooensinodeferramentas de otimização e análise da performance do projeto e serão introduzidas técnicas de estímulo criativo visual a partir de inteligênciaartificial para concepção dos projetos, buscando explorar aomáximoopotencialdodesigncomputacional.

CONCEITO

Localizado no continente Antártica, a intervenção propõeumpavilhãoexpositivoconfiguradoapartirde diversasdistribuiçõesdeumúnicomódulo.

A Antártica é o continente mais frio, mais seco e com a maior média de altitude do planeta; com 14 milhõesdekm²deextensão,ocontinenteseencontra no extremo sul do globo e é quase completamente coberto por geleiras, com exceção de algumas zonas com cadeias montanhosas. Juridicamente, a Antártida está sujeita ao Tratado da Antártida, documento que assegura a abertura do continente à exploração científica, sem pertencer à nenhuma nação. Por esse motivo, assim como pela rigidez das condições climáticas, não há população permanente, embora haja uma população provisória de cientistas e de apoio nas bases polares que oscila entre mil (no inverno)equatromilpessoas(noverão).

Devido ao continente não possuir uma cultura própria (moda, música, esportes, artesanato, arte, etc.),propusemosqueasexposiçõesqueocorrerãono pavilhão expositivo serão sobre a fauna local, que consisteemespéciesdebaleias,peixes,pinguins,aves voadoras e focas e também sobre a pertinente discussão acerca do meio ambiente e da preservação ambiental.

A materialidade pensada inicialmente segue a combinação de materiais metálicos, na estrutura, e vidro duplo, compondo o fechamento. Dessa forma, pode-seproporconfortotérmicolevandoemcontaas temperaturasextremas.

Mapadocontinente.

"PenguinsProtectionSystem",designporSajjadNavidi

"ArcticPoppyOrangeryinAntarctica",deAlexeyKozyr&IlyaBabak

"JangBogoStation"

LÓGICA DE FABRICAÇÃO

A partir do que foi visto em aula no que se refere à arquitetura constituída a partir de métodos de fabricação digital, entende-se que essa deve ser concebida juntamente com a estratégia de fabricação, transporte e montagem de suas peças. Ao longo do processo de projeto, foram feitas adaptações a fim da compatibilização com a técnica de impressão 3D e fabricaçãodigital.

A principal materialidade pensada nas primeiras etapasdeelaboraçãodoconceitofoio vidro,deforma que, ao definir esse material como fechamento, a definição dos outros componentes da estrutura se deramapartirdele.

Atentando-se às dificuldades logísticas, limitações deespaçoparaocanteiroerestriçõesdetempoparaa execução das obras (limitada aos verões), a opção por utilizarmódulos pré-fabricados foi considerada como uma alternativa mais fácil e rápida de montagem. Nesse sentido, os módulos seriam produzidos fora da Antártica e transportados para o local da construção comgrandepartedosserviçosjárealizados,reduzindo o tempo e a necessidade de mão de obra na região. Para o transporte do material, optaria-se pela utilizaçãode navios e balsas menores até a Antártica, edonavioparaapraia,respectivamente,seguindoum esquemapré-estabelecido.

Moodboardepaletadecores.

Transportedomódulofeitopornavioatéocontinente.

Transportedomódulodonavioàpraia.

FORMA

Omódulobase,concebidoapartirdeumvolume categorizado como sólido de revolução, consiste em uma cúpula de raio 5 metros. A forma trimidensional possui, em destaque, os contornos resultantes de giros daprojeçãodoperímetrodafaceoriginalacada 45 graus, além de duas estruturas intermediárias entre sua base e seu topo. A forma foi pensada em torno do conceito das características climáticas do continente, essa se assemelhando visualmente ao volumedeum iglu

Além do resultado de um processo de revolução deumafaceemtornodeumeixo,omódulotambém éprodutodeumasubtraçãoentreosólidoeumplano a uma altura X de modo que se cria uma cúpula de topo achatado. Esse atributo da forma, além de facilitar a sua fabricação, viabiliza uma maior possibilidadededistribuições.

Oformatodomódulofoiestudadoereconstruído diversas vezes, de forma que, durante o processo, corrigimos suas dimensões e, a partir da geração de polígonos, alteramos o formato da cúpula de um volume esférico para uma estrutura de arestas com seções retas e uniformes, peças possíveis de serem fabricadasapartirdemateriaisplanos.

O processo de concepção dentro da disciplina seguiu um caminho que se iniciou com a elaboração de croquis e maquetes, e percorreu etapas como o desenvolvimento dos algoritmos do volume esquemático seguido do volume preciso além da adaptação de tais algoritmos para a execução dos protótipos a partir da fabricação digital (impressão a laser).

maquetedigitaldomódulofinal

maquetede arame e borracha

maquetedigitaldomódulo esquemático

Ambientaçãodomódulo.

ALGORITMO VOLUME INICIAL

ETAPAS

criaçãodafacederevolução criaçãodoplanodesubtração (apósrevolução) subtração

ALGORITMO MÓDULO

ETAPAS

criaçãodepolígonoguia criaçãodospolígonos(arestas horizontais)

criaçãodospolígonos(arestas horizontais);usodopontoguia

ALGORITMO ORIGAMI

fechamentodovolumeporloft

criaçãodoeixoderevolução

criaçãodafacederevolução criaçãodoplanodesubtração subtração acharcoordenadasdopontoguia

acharcoordenadasdopontoguia (volumefinalizado)

criaçãodepolígonoguia

criaçãodospolígonos(arestas horizontais)

fechamentodafacedetopoebase fechamentodovolumeporloft agrupamentocorpo,baseetopo

agrupamentocorpo,baseetopo

reduçãodeescala

ESTRUTURA

A partir do módulo originado dos processos anteriores, foi necessário pensar sua estrutura de modo que, como já mencionado, essa fosse viável não só para a fabricação digital em grande escala, mas também para o seu transporte e montagem no terreno elegido. A partir do estudo de referências e sugestões, foi decidido conceber a estrutura do módulo com base no uso de um material sólido para as arestas verticais estruturais e, para facilitar o encaixe e diminuir a quantidade de juntas necessárias, um material flexível como o arame para as arestas horizontais, dessa forma, essas não necessitam possuir função de sustentação do fechamento.

Dessa maneira, é facilitada a execução do fechamento em vidro de modo que sua fixação se dá apenas nas laterais. Na maquete, a acoplagem do arame e sua união com a estrutura vertical se deu a partir da sua passagem por dentro de furos, suas posições definidas a partir do algoritmo. Ao final do processo, a materialidade da estrutura foi dividida em quatro elementos; as "pernas" ou as arestas verticais em madeira compensada (na escala do corte à laser, MDF), as arestas horizontais ou giros em aço (arame), o fechamento das faces em vidro duplo (acetato) e os túneis, presentes em distribuições específicas, em painéis de aço.

ETAPAS

perfil para fixação do açotubos de aço seção circularmadeira compensada

trecho da obra de Renzo Piano; referência para estrutura com encaixe a partir de furos e arame.

geração da estrutura (arestas verticais) e definição de sua espessura (para corte à laser, espessura 3 mm e largura 5 mm).

geração das circunferências de arame/aço (para corte à laser, diâmetro de 1,25 mm com folga de 0,25 mm).

vidro (duplo)

MAQUETE

extração de informações do algoritmo

criação da estrutura vertical

criação da estrutura horizontal (tubos)

planificação para corte à laser criação de gabarito para montagem

subtração entre os sólidos para a marcação dos furos de fixação na estrutura.

planificacao da estrutura vertical e criação de gabarito para facilitar a fixação das peças após impressão em MDF.

Ambientação interna e externa da maquete da estrutura em MDF e arame.

IMPLANTAÇÃO

Como na Antártica não há uma grande variedade de ambientes com diferentes climas e temperaturas, houve a necessidade de a implantação se dar em diferentes terrenos, em oposição à diferentes áreas do continente. Após um processo de concepção os terrenosdeimplantaçãoforamescolhidos.

Inicialmente,aprimeira distribuição pensada foi a "Floco de Neve", uma distribuição radial com extensões ramificadas que se originam no núcleo, assim como o cristal de gelo que dá origem ao seu nome.Essadistribuiçãopodeserimplantadatantoem um terreno plano quanto em um desnivelado, devido àadaptabilidadedesuasconexões,instaladasvisando a proteção contra os fenômenos climáticos do continente.

A segunda distribuição foi o "Iceberg", uma disposição em zigue-zague para ser implantada em um terreno fraturado, com a disposição dos módulos podendo ser alterada para seguir a falha escolhida. O "Iceberg" usa como conexão os mesmos túneis da distribuiçãoanterior.

A última distribuição é a chamada "Globo de Neve", um observatório panorâmico com distribuição vertical que, para um melhor aproveitamento de seu uso,deveserimplantadoemumterrenoirregularede altitude elevada, permitindo uma melhor visualização dapaisagem.

Considerando as condições climáticas extremas da Antártica,ousodemateriaisadequadosécrucialpara garantir a segurança, o conforto térmico e a durabilidade da instalação. A partir disso, para a materialidade das conexões, foi escolhido o aço corten.Omaterialpossuialtaresistênciaàoxidaçãoe à corrosão, o que é importante para garantir a durabilidade da instalação em um ambiente com alta exposição a ventos fortes e nevascas. Além disso, ele pode ser pintado, o que permite personalizar a aparênciadainstalação.

Entretanto, o aço corten não é um bom isolante térmico, por isso, foi escolhida a lãderocha para ser instaladajuntoaele,vistoqueessaatuacomoisolante térmico. Ao utilizar essa combinação, é possível criar umainstalaçãoresistenteedurável,capazdesuportar as condições climáticas enquanto proporciona um ambienteconfortávelparaosusuários.

QR Code do vídeo com as variações de implantação

Exemplodeterrenodeimplantaçãoparaadistribuição"FlocodeNeve"

Exemplodeterrenodeimplantaçãoparaadistribuição"Iceberg"

Outroexemplodeterrenodeimplantaçãoparaadistribuição"FlocodeNeve"

Exemplodeterrenodeimplantaçãoparaadistribuição"GlobodeNeve"

IMPLANTAÇÃO 1 - FLOCO DE NEVE

A disposição Floco de Neve é caracterizada por uma distribuição radial com extensões que ramificadas que originam-se no núcleo e, em alternância, duas novas ramificações em cada extensão original. A ideia é que as ramificações lembrem o formato de um cristal de gelo, referenciando o clima do continente.

Os túneis, de 2,05 m de altura por 3,8 m de largura

ramificações (túneis)

distibuição vertical do módulo original

distribuição vertical do módulo invertido ("de cabeça para baixo")

AUSTRAL

ALGORITMO

volume esquemático

módulo

estrutura

origami (corte a laser)

distribuição "Globo de Neve"

distribuição "Floco de Neve"

distribuição "Iceberg"