Capítulo 2: Processo de projeto
2.2 Processo digital de projeto
2.2.5 Os modelos de representação na Arquitetura
Para explicar os modelos utilizados na Arquitetura e urbanismo, McMillan (1992) e Celani e Piccoli (2010) afirmaram que a palavra ‘modelagem’, em um contexto científico, relacionava-se à representação da realidade de maneira simplificada, abstrata e esquemática, onde seriam mostrados somente os elementos minimamente necessários para que se pudesse compreender determinados aspectos físicos de um fenômeno a ser estudado.
métricas e projetivas; e o homomorfismo, que afirma que as forças que podem causar perfurações ou sobreposição de material não são admissíveis após a deformação. Neste princípio, a presença do mesmo número de buracos em duas figuras, ou uma ausência total delas, leva ao homomorfismo.
De acordo com Celani e Piccoli (2010), quanto maior fosse a complexidade de um fenômeno, maior seria a indispensabilidade de modelá-lo. Isto porque, para McMillan (1992), situações reais poderiam ser demasiadamente complexas para serem compreendidas, e em virtude disso os modelos seriam ferramentas que poderiam apoiar o processo cognitivo de uma pessoa.
Ao trazer esta discussão para a arquitetura e o urbanismo, Celani e Piccoli (2010) dizem que os modelos são realizados para fins de apresentação. Outros exemplos de utilização, para as autoras, seriam o uso para apoio ao processo de design, planejamento e auxílio em intervenções de espaços existentes, e para fins analíticos tais como: testes em túneis de vento, simuladores de movimento do sol etc.
Santos (2003) apresenta uma divisão dos tipos de representação com ênfase no nível de detalhe de visualização. Para a autora os tipos de representação são: 2D e ortofotomapas digitais, 3D simples com wireframe e renderizado com texturas, 3D simples renderizados com texturas de fotografias, 3D com pormenores arquitetônicos que incluem a morfologia dos telhados e, por último, modelação volumétrica CAD completa com fotorrealismo associado. A autora afirma ainda que os modelos tridimensionais podem ser divididos em três classes independentes: Modelos de Estrutura em Arame34, Modelos de
Superfície35 e os Modelos Volumétricos36.
Dentro dos diversos modelos e técnicas de modelagens existentes na arquitetura, Mitchell (1975) apresenta os três métodos de representação que para ele são os mais utilizados: o análogo, o simbólico e o icônico. O autor afirma que os Modelos Análogos de
34Os “wireframe models são definidos por um conjunto de vértices unidos através de linhas e arcos, fazendo
parecer uma estrutura em arame” (SANTOS, 2003, p. 72).
35 Os “surfaces models representam o objeto como um conjunto ordenado de superfícies no espaço
tridimensional. Os modelos de superfícies descrevem os objetos como uma combinação de vértices, arestas e superfícies virtuais com espessura igual a zero. [...] Estas superfícies podem ter diversos graus de complexidade, não sendo facilmente descritas por meios analíticos” (SANTOS, 2003, p. 73).
36 Os “volumetric models representam os objetos tridimensionais por volumes ou sólidos. A estrutura de
dados permite operações booleanas, bem como o cálculo de volume, do centro de gravidade e da área da superfície. Os modelos de sólidos representam sempre a hierarquia do objeto, onde as primitivas e as operações são definidas” (SANTOS, 2003, p. 74).
Representação (MAR) utilizam um conjunto de propriedades com o intuito de representar outro conjunto de propriedades daquilo que está sendo projetado. Para exemplificar este raciocínio, Mitchell (1975) cita a representação de Antonio Gaudí das funiculares37 das
forças, através de sacos de areia, (figura 17)em seu projeto, ainda em execução, da Sagrada Família.
Figura 17 – Estudo das funiculares através de MAR e igreja Sagrada Família.
Fonte: Autor, 2019.
Gaudí, sabiamente, pendurou sacos de areia nos fios onde mentalizava que seriam os pontos de aplicação de carga (figura 17). Dessa maneira, o formato dos cabos seria a resultante da tensão imposta pela gravidade agindo por conta dos pesos dos sacos de areia (após atingir equilíbrio estrutural). Nota-se que já naquela época o arquiteto utilizou um mecanismo de form finding: Gaudí usou um espelho para projetar a forma final das abóbadas da igreja. Celani e Picolli (2010, p. 1) confirmam o exposto dizendo que “nesta representação os vetores de tensão são representados pelos fios, cuja forma e direção são análogas ao fenômeno físico que representam”.
Já os Modelos Simbólicos de Representação (MSR), segundo Mitchell (1975), são utilizados na arquitetura para avaliar e simular desempenho térmico, lumínico, acústico e estrutural (figura 18). A representação ocorre por meio de símbolos (números, operadores matemáticos e palavras), sendo estes apresentados como tabelas, matrizes e operações matemáticas. Kolarevic (2007) complementa o raciocínio ao dizer que através dos MSR´s os profissionais são capazes de fazer avaliações visuais e qualitativas mais rapidamente. Isto porque por meio da evolução na computação gráfica estes modelos agora permitem também “a exibição tridimensional de informações quantitativas sobre modelos geométricos, usando gradiente de cores” (CELANI e PICCOLI, 2010, p. 2).
Figura 18 – Análise, através de MSR, do deslocamento máximo estrutural.
Fonte: Autor, 2019.
Mitchell (1975) afirma que os Modelos Icônicos de Representação (MIR) são modelos em que a representação acontece de modo quase literal, por meio de transformações na escala e projeções em 2 e 3 dimensões. Para o autor, existe nos modelos icônicos "um estado particular do sistema onde realmente ‘parece’ a solução potencial que representa". Um bom exemplo de Modelo Icônico de Representação são maquetes físicas (figura 19A e B) e eletrônicas (figura 19C).
Figura 19 - Maquetes (físicas e digital).
Fonte: Autor, 2019.
Os Modelos Dinâmicos de Representação (MDR) são, segundo Pedrosa e Câmara (2004), modelos que descrevem a evolução de padrões espaciais de um sistema ao longo do tempo. O objetivo dos modelos dinâmicos é realizar a simulação numérica de processos dependentes do tempo, como nos modelos que simulam o fluxo e transporte de elementos fluídos. Greg Lynn, em 1995, utilizou um MDR (figura 20) para explorar morfologicamente o projeto para o Terminal de ônibus do Port Authority Gate de Nova Iorque38.
Figura 20 – Modelo Dinâmico de Representação dinâmica usado por Greg Lynn
Fonte: Kolarevic, 2003.
38 Greg Lynn utiliza um repertório completo de técnicas de modelagem baseadas em movimento, como
animação de quadros, cinemática direta e inversa, dinâmica (campos de força) e emissão de partículas. A cinemática é usada para estudar o movimento de um objeto ou de um sistema hierárquico de objetos sem considerar sua massa ou as forças que atuam sobre ela, ao passo que simulação dinâmica leva em consideração os efeitos das forças sobre o movimento de um objeto ou um sistema de objetos. Dessa forma as propriedades físicas dos objetos, como massa (densidade), elasticidade, atrito estático e cinético (ou rugosidade), são definidas; as Forças de gravidade, vento ou vórtice são aplicadas; detecção de colisão e obstáculos (defletores) são especificados; e a simulação dinâmica computada. Neste projeto específico de um telhado protetor para o terminal de ônibus em Nova York, feito por Lynn, foi utilizado um sistema de partículas para visualizar os campos gradientes de “atração” presentes no local, criados pelas forças associadas ao movimento e fluxo de pedestres, carros e ônibus (KOLAREVIC, 2003, p. 30).
De acordo com Pedrosa e Câmara (2004), um modelo dinâmico trabalha com uma representação matemática de um processo do mundo real e como este se relaciona em relação às forças a ele dirigidas. Para que isto ocorra, são realizadas determinadas suposições preestabelecidas em relação ao espaço, o tempo e o modelo matemático que descreve o fenômeno estudado.
Para Oxman (2006), neste modelo, faz-se necessário compreender a distinção entre forma e formação. Visto que os MDR´s trabalham com formação, mas não utilizam a forma e suas categorias como premissas projetuais, estas técnicas de modelagem, que são baseadas em movimento (tais como: emissão de partículas, cinemática direta e inversa, animação de quadro-chave e campos de força dinâmica) “introduziram novos conceitos de espaço e forma dinâmicos que estão produzindo novos tipos de projetos interativos, dinâmicos e responsivos” (OXMAN, 2006, p. 254).
Isto posto, os MDR´s são auxiliados por sistemas de Algorithm Aided Design (AAD), Particle-Springs System (PSS)39 e Finite Element Analysis (FEA) ou Finite Element Method
(FEM)40 este último descoberto por Jonathan Turner, juntamente à equipe da Boeing de
1952-53 (precursores do FEM), que focaram em conseguir prever as possíveis vibrações que podiam acontecer em determinadas regiões das aeronaves. Isto porque, no design aeroespacial, a dinâmica estrutural (vibrações, transientes, aeroelasticidade) vem em primeiro plano e a estática em segundo, pensamento contrário ao que acontece na
39 De acordo com Kilian e Ochsendorf (2005), o sistema de partículas elásticas é um sistema que utiliza
aglomeração de partículas ligadas linearmente por molas elásticas. Cada uma destas molas possuem comprimento inicial e coeficiente de amortecimento, além de lhes ser dada uma rigidez axial constante. Quando deslocadas de seus estados de repouso, as molas são capazes de gerar uma força de deformação.
40 Segundo Zienkiewicz e Taylor (2011), no FEM a análise de estruturas pode ser feita a partir do Princípio da
Mínima Energia Potencial Total, do Método de Resíduos Ponderados ou dos Princípios dos Deslocamentos Virtuais. A análise se vale dos conceitos de ‘discretização’ (discrete, em inglês, se refere a um modelo com número finito de incógnitas, por meio da divisão de um todo em partes com menor complexidade), de contínuo e de ‘matriz de interpolação’, que fornece os deslocamentos em um ponto no interior do elemento em função dos seus deslocamentos nodais. O FEM divide o modelo em muitas peças pequenas, de forma simples, chamadas elementos. Este método é uma contraposição às análises com um número infinito de variáveis, como as realizadas pela Teoria da Elasticidade que utiliza funções contínuas com infinitas incógnitas.
engenharia civil, em que a análise estática é primordial, exceto para eventos extremos (furacões, terremotos), conforme aponta Zienkiewicz e Taylor (2011).
Por meio dos sistemas auxiliares, os MDR´s são capazes de gerar agilidade e economia de tempo no processo de projeto, fatores que podem tornar os projetos eficientes, leves e resistentes. A figura 21 mostra os modelos de representação junto aos autores que os apresentaram.
Figura 21 – Modelos de Representação
Fonte: Autor, 2019.