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BIM: o que é design paramétrico?

Como entramos numa nova era emergente no domínio da arquitetura contemporânea e do design, há uma demanda enorme para a geometria complexa e altamente personalizável, interpretando papéis vitais na  forma e tamanho dos edifícios. O resultado direto de tal requisito, cada vez mais persistente de formas “modernas” e “futuristas”, pavimentou o caminho para novas e inovadoras técnicas e ferramentas para o arquiteto de hoje. Essas ferramentas são usadas para criar, analisar, modificar e finalmente apresentar o projeto, devido à precisão e qualidade, sendo capazes de administrá-lo de forma consistente. O projeto paramétrico refere-se a utilização de parâmetros, tais como restrições, as relações entre entidades geométricas, dimensões, forma e tamanho das entidades, etc. Esses parâmetros são substancialmente responsáveis em determinar a relação entre a intenção do projeto e a resposta do projeto através de algoritmos, gerando o quadro desejado e a forma do modelo para ser visualizado.

Conheça alguns plugins paramétricos!

plugins paramétricos

 

plugin paramétrico
Zaha Hadid

O desafio de visualizar formas complexas surgiu com o aparecimento de plugins e softwares paramétricos. O projeto paramétrico é de longe um dos processos de modelagem mais amplamente utilizado gerando uma grande variedade de padrões geométricos similares para testes em tempo recorde. Alguns plugins paramétricos (para uma ferramenta de modelagem 3D chamada Rhinoceros) usados ativamente hoje incluem: Grasshopper 3D, Ladybug, Honeybee, Geco, Kangaroo Physics, Karamba, BullAnt, Hummingbird, Heliotrope-Solar, Mantis entre muitos outros. Como o Rhinoceros/Grasshopper são de código aberto, os desenvolvedores criam ativamente uma infinidade de plugins gratuitos e complementos para eles. Vamos rever cada um deles.


Grasshoper 3D

O Grasshoper 3D é uma ferramenta paramétrica gráfica, integrada ao Rhinoceros 3D. Ela não requer nenhum conhecimento prévio de programação ou execução de scripts e ainda permite que os arquitetos & designers gerem formas paramétricas complexas. As dimensões da forma estão sujeitas a restrições e podem ser facilmente alteradas deslizando os diversos sliders paramétricos  no model space do Grasshoper.

grasshoper
Seth Moczydlowski

Ladybug (Análise Ambiental)

Um plugin paramétrico de código aberto chamado Ladybug é usado para suportar a análise ambiental dentro da Interface do Rhinoceros/Grasshopper. O Ladybug importa arquivos padrão de “Energia mais tempo” (.EPW) no Grasshoper e traz com ele, uma grande variedade de gráficos interativos 2D e 3D  para conduzir estudos ambientais precisos para a geração da forma do edifício. Isso simplifica o processo de análise e automatiza os cálculos, proporcionando fácil entendimento das visualizações gráficas na interface de modelagem 3D do Grasshoper. Além disso permite aos usuários trabalhar com softwares de energia e iluminação natural  como “EnergyPlus”, “Radiance” e “Daysim”, permitindo efetivamente ao arquiteto fazer as melhores escolhas de projeto.

ladybug
Chris Mackey

Honeybee (Análise Ambiental)

O Honeybee é um outro plugin paramétrico para o Grasshoper, que também se conecta com: Grasshopper3D “EnergyPlus”, “Radiance”, “Daysim” e “OpenStudio”, para a simulação do consumo e iluminação natural de energia.

honeybee
Chris Mackey

Geco (Análise Ambiental)

O Geco permite exportar e colaborar efetivamente com outro software chamado Ecotect, com o objetivo de avaliar o projeto com vários dados de desempenho, possibilitando ao Geco importar os resultados como feedback, de volta para o Grasshoper. O Ecotect é um software visual para arquitetos, que lhes permite testar problemas de desempenho ambiental e simular vários ambientes e condições climáticas, a fim de projetar estruturas paramétricas mais verdes e eficientes.

geco
Danny

Heliotrope-Solar (Análise Ambiental)

É um plugin do Grasshoper para manipular a geometria com base na posição dinâmica do sol. A ferramenta calcula a posição aparente do sol em datas e horários específicos do dia e usa estes dados para calcular e fornecer uma variedade de componentes para manipular parametricamente o projeto com base na posição do sol naquelas datas especificas. Ele é usado para criar projetos de estudo solar, para deduzir a posição de renderização e luzes e para projetar dispositivos de sombreamento para o edifício.

heliotropesolar


As aplicações ‘Ladybug’, ‘Honeybee’, ‘Geco’ e ‘Heliotrope-Solar’, no ‘Grasshopper 3D’ , podem ser estendidas para gerar uma arquitetura responsiva (fachadas dinâmicas), onde os edifícios envelopes adaptam-se aos sistemas naturais, com o movimento dinâmico do sol. Inicialmente, o edifício é modelado no Rhino, orientado como será construído no mundo real e é submetido a um sol virtual, que reproduz as condições reais do sol. É feita uma análise extensiva em diferentes momentos do dia, no que diz respeito a trajetória do sol. Em seguida, o Grasshoper 3D é usado para gerar parametricamente a geometria necessária para a estrutura, para determinar o tamanho e a orientação das aberturas e gerar vários dispositivos de sombreamento e mecanismos, para cada painel. Estes painéis de abrir e fechar respondem à posição do sol e seguem seu movimento ao longo do dia, trazendo mais luz, causando menos ganho do calor e ofuscamento e o mais importante, reduzindo os custos de climatização, no interior do edifício. Bons exemplos de edifícios que implementaram esta tecnologia são as torres de Bahr Al (sede do Conselho de investimento de Abu Dhabi), desenhado por Aedas e Arup e o Instituto do mundo árabe, localizado em Paris, que foi projetado por Jean Nouvel. Os painéis atuam como um amortecedor de calor e diminuem as emissões de carbono, reduzindo a necessidade de sistemas de ar condicionado, tornando o edifício verde, sustentável e equilibrado.

Parametrico
Aedas Architects

 Kangaroo Physics (Análise Estrutural)

O Engenheiros Estruturais usam o plugin Kangaroo Physics dentro do Grasshoper para simulação interativa real, gerando a forma, otimização e análise de componentes estruturais e suas restrições.

kangaroo

kangaroo1
Arturo Tedeschi

Karamba (Análise Estrutural)

Os plugins de projeto paramétrico como o “Karamba”, definem novos horizontes no campo da engenharia estrutural. O Karamba é um plugin de análise estrutural interativo no ambiente paramétrico do Grashopper 3D. Este plugin torna extremamente simples combinar formas geométricas complexas com parâmetros, cálculos de carga, análise de elementos finitos, etc. Fornece uma análise precisa das treliças espaciais, quadros e cascas na fase inicial do projeto. O usuário é capaz de criar sistemas básicos  planos ‘pin-articulados’, nos quais a estática gráfica é gerada e analisada, para entender os graus de liberdade disponíveis nestes sistemas, a fim de aproveitá-los estruturalmente.

karamba
Clemens Preisinger + Jens Böke

BullAnt (Análise Estrutural)

É um plugin do Grasshopper3D , principalmente para arquitetos e engenheiros. Possui ferramentas exclusivas que melhoram e ampliam os recursos do programa. Possui uma matriz de comandos incluindo relaxamento e inflação de malhas, automação em simetria, mosaico, análise estrutural (modelagem e esboço) e geração paramétrica no Grasshoper. Ele também possui cúpula geodésica e processamento em rede de curvas.

bullant
Jon Mirtschin

Hummingbird (Análise Estrutural)

Este plugin expande os recursos do Grasshoper, adicionando um conjunto de componentes que ajudam na conversão e criação de arquivos Revit que contém suporte a algoritmos geométricos para o arquivo do Rhino. Em outras palavras, uma geometria parametricamente complexa, pode ser projetada em um software BIM, tornando a estrutura muito mais prática, antes de apresentar ou propor isso. O Hummingbird, basicamente, permite um fluxo de trabalho bi-direcional entre o Autodesk Revit e o Rhinoceros 3D, removendo a necessidade de criar objetos de referência. Isso também ajuda a melhorar a visualização e análise dos componentes.

hummin
Tim Meador

Mantis (Análise Estrutural)

O Mantis é um plugin para o Grasshoper que liga diretamente o Rhinoceros e o Mathematica. O Mathematica é um software para computação técnica, usado por matemáticos, engenheiros e analistas. É reconhecido como melhor do mundo para computações.

mantis

O sistemas estruturais são formados pela interpretação de linhas, curvas e pontos como elementos estruturais e forças, por meio de componentes personalizados. Todos os dados analisados são então exportados do Rhinoceros para um software de análise MEF (Método de Elementos Finitos) como “SOFiSTiK”. O software usa uma técnica numérica para encontrar soluções aproximadas de problemas de valor de contorno para equações diferenciais parciais, aproveitadas a partir da análise estrutural prévia. Ele basicamente divide um problema complexo em partes mais simples e então começa a calcular e resolvê-los. Esta abordagem elimina uma grande margem de erro e elogios para uma análise estrutural muito mais precisa, auxiliando em uma estrutura muito mais robusta, estável e equilibrada e  parametricamente projetada.


Conclusão

Estes softwares de projeto paramétrico e seus plugins também permitem ao usuário gerar instantâneamente um amplo espectro de formulários dinâmicos, bastando introduzir várias magnitudes e atribuindo as restrições adequadas. Esta capacidade de perceber as alterações realizadas em tempo real, permitem que o arquiteto gerem formas complexas, que, de outra forma, poderiam não ter sido pensadas devido à complexidade pura da forma,  ou da estrutura do projeto.

Referência: Aprameya S Pandit


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