A geração da forma

Nesta seção apresentam-se as principais categorias de informação relacionadas com o processo de geração da forma. Por meio dessas categorias, avaliaram-se e classificaram-se diferentes métodos de projeto que usam o Modelo Performativo. Por motivos didáticos, essas categorias de componentes classificaram-se nos seguintes domínios: geometria e forças; técnicas e ferramentas; interoperabilidade e colaboração; geração da forma e nível de automação.

5.3.3.1 Geometria e Forças

O domínio da geometria e das forças liga-se àquelas categorias relacionadas com a síntese da forma. Nesse grupo incluem categorias relacionadas com a emergência da forma digital e das forças usadas na geração da forma.

Geometria

A categoria relacionada com a emergência da forma digital visa identificar em que estágio de desenvolvimento da forma o Modelo Performativo passou a atuar gerando ou transformando a forma. O ponto de partida foi identificar a forma inicial, a qual, neste trabalho, se define como aquela que ainda não foi alterada em virtude de influências do meio digital. A forma pode até ter sido representada em um ambiente computacional, todavia, apenas como meio de representação de uma ideia predefinida na mente dos projetistas. As formas iniciais se classificaram em:

1. Princípio – quando não existe ainda uma geometria definida, mas apenas alguns princípios que vão guiar a geração da forma (Quadro 5.3).

2. Geometria básica – uma geometria básica (pode ser bi ou tridimensional) é usada como ponto de partida para a geração da forma. Mecanismos (algoritmos) são aplicados à forma resultando numa nova geometria (Erro! Fonte de referência não encontrada.).

3. Partido – nesse caso os princípios gerais da geometria já foram definidos, porém a forma ainda está num processo de evolução. Transformações geométricas permanecem sendo feitas na forma (Erro! Fonte de referência não encontrada.).

Figura 5.3 Exemplo de princípio é a geração de uma forma que é resultado da materialização da corrente de ar quando desvia-se de um objeto

Nota: Nesse caso não existia uma geometria prévia, e sim um princípio que deve ser obedecido; com base nesse princípio, a forma é materializada

Fonte: Autoria própria

Figura 5.4 Um exemplo de geometria básica é quando num prisma de base quadrada são aplicadas regras se transformando num volume com forma geométrica bem diferente da geometria inicial

Figura 5.5 Um exemplo de partido é quando uma forma geométrica passa por alterações visando melhorar o desempenho da sua geometria

Fonte: Autoria própria

No processo de geração da forma, podem-se empregar formas geométricas estruturais simples ou formas complexas. As estruturas definidas por formas geométricas simples constituem-se, em geral, por geometrias de matemáticas básicas. Essas são definidas por cilindro, prisma, esfera, calota esférica, torus, etc. De maneira simplificada, as formas complexas podem ser derivadas, de acordo com Mangelsdorf (2010), em quatro diferentes categorias de geração de formas: geometria matemática simples, encontrar a forma, forma livre, abordagem híbrida. No processo de geração da forma, então, podem-se trabalhar com cinco principais categorias geométricas usadas na geração da forma:

• Geometria de Matemática Básica – consiste em uma geometria simplificada composta por um universo limitado de tipos de formas. São formas geométricas geralmente puras e fáceis de avaliar (Figura 5.6).

• Geometria Matemática Simples – geometrias complexas baseadas em geometrias de matemáticas básicas (Figura 5.7), conforme Mangelsdorf (2010).

• Encontrar a Forma – refere-se a encontrar a superfície mínimal em termos de eficiência estrutural de um projeto. São estruturas concebidas com base em restrições físicas (Figura 5.8), segundo Mangelsdorf (2010). Uma variação nesse método proposto por Sasaki (2005) é o uso da Otimização de Pareto.

• Forma Livre – são formas desenvolvidas independentemente de restrições físicas ou limitações (MANGELSDORF, 2010) – Figura 5.9.

• Abordagem Híbrida – na opinião de Mangelsdorf (2010), soluções que trazem abordagens de todos os três outros métodos de formas complexas (Figura 5.10). Para

esta pesquisa, também será considerada como híbrida as soluções que utilizem pelo menos duas das demais categorias geométricas descritas acima.

Figura 5.6 Exemplo de geometria concebida como Geometria de Matemática Básica

Nota: Geodésica do Montreal Bisphère, Pavilhão dos EUA para a Expo 67 em Montreal. Projeto de Buckminster Fuller

Fonte: <http://en.wikipedia.org/wiki/File:Biosphere_montreal.JPG>

Figura 5.7 Exemplo de geometria concebida como Geometria Matemática Simples

Nota: Cobertura do Milan E3 Exhibition Centre em Milão (Itália), Grimshaw (arq.), Buro Happold (eng.), 2006 Fonte: Oxman; Oxman (2010, p. 40)

Figura 5.8 Exemplo de geometria concebida como Encontrar a Forma

Nota: Cobertura do Khan Shatyr Entertainment Center, Astana (Kasakistão) Foster + Partners (arq.), Buro Happold (eng.), 2010

Fonte: <http://www.solaripedia.com/13/325/3772/khan_shatyr_centre_central_pole.html>

Figura 5.9 Exemplo de geometria concebida como Forma Livre

Nota: Cobertura do Glasgow Museum of Transport, Glasgow (Escócia), Zaha Hadid (arq.), Buro Happold (eng.), 2011

Fonte: Oxman, Oxman (2010, p. 44)

Figura 5.10 Um exemplo de geometria concebida como Abordagem Híbrida

Nota: Cobertura da circulação do Médiacité Liège, Liège (Belgica), Ron Arad (arq.), Buro Happold (eng.) Fonte: <http://global.designdb.com/disko/read.asp?boardseqnum=11529>

Forças

No processo de geração da forma baseada no Modelo Performativo, critérios de desempenho vão dirigir a otimização ou geração da forma. Esses critérios de desempenho são forças que agem na forma impulsionando sua otimização ou geração. Essas forças podem ser quantificáveis ou não quantificáveis. As primeiras podem ser computadas como dados numéricos num sistema computacional. As não quantificáveis são mais complexas, necessitam ser transformadas em regras e parâmetros de projeto.

Uma ou mais forças podem ser usadas na geração da forma. Quando se utilizam várias forças, em geral, estabelecem-se hierarquias de importância. O Quadro 5.11 mostra forças quantificáveis e não quantificáveis usadas no processo de projeto.

Quadro 5.11 Principais forças quantificáveis e não quantificáveis usadas em projeto

Forças quantificáveis Forças não quantificáveis

Carga estrutural Térmica Perspectiva do espaço Movimento Acústica Ventilação Restrições do lugar Fabricação Otimização energética Lumínica Programa arquitetônico Construtibilidade

Custo Durabilidade Estética

Fonte: Autoria própria

Para simplificação, algumas forças que apresentavam características relacionadas foram suprimidas e associadas a certas categorias. Forças, como a pressão do vento, foram consideradas como força interna à carga estrutural. Forças, como o movimento de pessoas e restrições do lugar, foram consideradas como características do programa arquitetônico.

5.3.3.2 Técnicas e Ferramentas

Nesta seção descrevem-se e se caracterizam as categorias relacionadas com técnicas e ferramentas computacionais utilizadas durante o processo de geração da forma. Técnica (technique), neste trabalho, entende-se como procedimento sistemático pelo qual uma tarefa complexa ou científica é realizada (FARLEX, 2010). Emprega-se durante o processo de projeto na execução de diferentes tarefas de projeto. Ferramentas (tool) são meios utilizados na execução de uma operação (FARLEX, 2010). As principais ferramentas utilizadas no projeto digital são softwares computacionais, que podem ser utilizados para execução de uma operação, ocorrendo nos estágios de síntese, avaliação, otimização e na representação.

Técnicas

Para cada método de projeto estudado, identificaram-se as técnicas utilizadas, o estágio da sequência de decisões (geração, avaliação, otimização/desempenho e representação) em que as técnicas foram utilizadas e algumas características relacionadas com seu uso.

No estágio de geração, as técnicas utilizadas foram basicamente de dois tipos: paramétricas e algorítmicas. As técnicas paramétricas são aquelas que fornecem descrições dos parâmetros de projeto por meio de parâmetros e relações que permitem variações. As técnicas algorítmicas são aquelas que descrevem o projeto por meio de um conjunto de regras e algoritmos (ALFARIS; MERELLO, 2008).

No estágio de avaliação e simulação, dois tipos de técnicas se destacam: as de baixa ordem (low order) – baixa fidelidade (low fidelity) – e as de alta ordem (high order) – alta fidelidade (high fidelity). As técnicas de baixa ordem são principalmente modelos heurísticos e empíricos que derivam da observação e aproximação de dados apropriados em vez de serem baseadas na física e nas equações do primeiro princípio. As técnicas de alta ordem são modelos teóricos baseadas na física e derivadas do uso de equações do primeiro princípio (ALFARIS; MERELLO, 2008).

No estágio de otimização/desempenho, dois tipos de técnicas são comumente utilizadas: técnicas de otimização numéricas e técnicas heurísticas, baseadas em algoritmos. As técnicas de otimização numéricas incluem técnicas que lidam com problemas com restrições e problemas sem restrições. As técnicas heurísticas são geralmente técnicas não gradientes, ou seja, não precisam de nenhum gradiente de objetivo de função para alcançar o estágio ótimo (ALFARIS; MERELLO, 2008).

Algumas técnicas são utilizadas em mais de um estágio do ciclo de decisão.

Ferramentas

As ferramentas tratadas aqui são softwares utilizados no processo de geração da forma. Buscou-se identificar e caracterizar nos estudos de caso o perfil desses softwares. Identificaram- se os softwares utilizados; o estágio do ciclo de decisão em que estes foram utilizados (na geração, avaliação, otimização/ desempenho ou na representação); o tipo de desenvolvimento do software; as habilidades requeridas. O tipo de desenvolvimento e as habilidades requeridas

visam identificar o perfil da competência que os projetistas necessitam ter para se trabalhar com os softwares utilizados na geração da forma. Os tipos de desenvolvimento de softwares são: softwares disponíveis comercialmente; softwares disponíveis comercialmente, porém customizados pelos usuários; softwares desenvolvidos pelos escritórios para serem utilizados em diferentes projetos; softwares desenvolvidos pelos escritórios para serem utilizados em apenas um projeto.

Associado ao tipo de software, buscou-se identificar o conhecimento requerido para seu uso: conhecimento básico (quando qualquer projetista pode manusear a ferramenta facilmente); conhecimento avançado (quando é necessário o desenvolvimento de habilidades específicas para o manuseio do software); desenvolvimento de capacidade avançada em script (quando o usuário necessita ter habilidades avançadas em programação computacional). Essas informações foram coletadas para cada software utilizado no processo de geração da forma.

5.3.3.3 Interoperabilidade e Colaboração

Nesta seção buscou-se identificar o perfil da interoperabilidade e da colaboração utilizado no processo de geração da forma. Na questão da interoperabilidade, buscou-se identificar como se dava o fluxo de informações entre diferentes programas computacionais. Para isso, inicialmente questionou-se sobre o nível de interoperabilidade, as limitações e os mecanismos usados para reduzir as deficiências de interoperabilidade entre as ferramentas computacionais, utilizadas dentro do escritório, e entre os escritórios de projeto. Também se identificaram os formatos de troca de arquivos mais utilizados durante o processo de geração da forma e o perfil das ligações entre os softwares.

Para compreender melhor o nível de colaboração interna no escritório e entre as equipes de projeto, identificaram-se o perfil da qualificação dos funcionários dos escritórios, os principais agentes internos e externos e como esses colaboraram durante o processo de geração da forma. Durante as entrevistas, solicitou-se que fosse feito um esboço que sintetizasse a colaboração.

5.3.3.4 Geração da Forma

Com a identificação da geometria e das formas empregadas, da compreensão das técnicas, das ferramentas e entendendo melhor a colaboração e interoperabilidade, descreveram- se os processos de geração das formas e os ciclos. Identificou-se o ponto inicial no processo de geração da forma em que foi utilizado o meio digital. Descreveram-se os principais passos do processo de projeto, a sequência das técnicas utilizadas, como os softwares interagiam com eles próprios e com os projetistas, as principais atividades e tarefas realizadas. Para sintetizar, apresentou-se um modelo esquemático do processo de geração da forma.

5.3.3.5 Modelo Digital e Nível de Automação

Baseado em uma estrutura conceitual de modelo de projeto digital proposto por Oxman (2006), procurou-se identificar que representação simbólica melhor expressava a relação entre os projetistas e os componentes do projeto digital. O tipo de relação entre projetista e componentes do projeto digital indicava um perfil de automação digital durante os ciclos de decisão. O nível de automação poderia ser: automatizado (quando todos os estágios da sequência de decisão são automatizados); semiautomatizados (quando alguns estágios da sequência de decisão são manuais e outros automatizados); manuais quando todos os estágios da sequência de decisões são manuais. Nesse caso, o projetista implementa e age intermediando as informações em todos os estágios do ciclo de decisão.