LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
III. Estudo de caso
2. ARQUITETURA E O PROCESSO DE PROJETO ORIENTADO AO DESEMPENHO
2.3. OTIMIZAÇÃO EM ARQUITETURA
O termo “otimizar” se refere a encontrar a melhor solução possível para um problema maximizando os efeitos desejados e minimizando os efeitos indesejados (SCHEURER, 2014). Na mesma linha, o termo “otimização de construção” se refere à aplicação de métodos que utilizam algoritmos na busca do balanceamento ideal de parâmetros presentes desde a concepção até a fabricação do projeto de AEC (LARS JUNGHANS, 2014).
Ao longo das últimas décadas, os métodos de otimização de desempenho apareceram em diversas aplicações e pesquisa na AEC, tais abordagens foram nomeadas de formas distintas. Touloupaki e Theodosiou (2017) apresentam algumas em sua revisão sistemática sobre o assunto, também complementamos com outras nomenclaturas: otimização de projeto computacional (computational design optimization) (LUEBKEMAN; SHEA, 2005); projeto baseado em desempenho (performance-based design) (OXMAN; HAMMER, 2007; HEMSATH 2013); projeto por simulação (design by simulation) (XIA et al., 2008); otimização de projeto multidisciplinar (multidisciplinary design optimization) (CALDAS; 2008, WELLE et al., 2010; LIN; GERBER, 2014; DIAZ et al., 2017); otimização de projeto arquitetônico (architectural design optimization) (CICHOCKA, MUSIKHINA, 2014;
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WORTMANN; NANCINNI 2016) e otimização de projeto orientado ao desempenho (performance-driven design optimization, ou apenas performance-driven design) (SHI, 2010).
Adotaremos o termo otimização de projeto orientado por desempenho (OPOD), ou apenas projeto orientado ao desempenho, para nos referirmos à abordagem que aplica ferramentas de simulação, análise de desempenho e métodos de otimização em modelos paramétricos de arquitetura.
Adotamos a abordagem de otimização de projeto orientado ao desempenho (OPOD), pois o próprio nome exprime seu conceito, definido por estabelecer requisitos de desempenho que possam ser quantificáveis, para que a otimização integrada de múltiplas variáveis possa guiar e aperfeiçoar o desempenho do projeto de arquitetura (SHI e YANG, 2013). Utilizamos o termo “abordagem” (SIMON, 1996) e não “metodologia” pela confusão lexicográfica das referências bibliográficas que exprimem significados diferentes para os termos “método”, “metodologia” e “abordagem”. Aparentemente existe a preocupação em arquitetura de criar nomenclaturas para fundar metodologias e consequentemente autorias. Contudo, a presente pesquisa não se concentra na reflexão de tal escopo e discussão.
2.4. DESEMPENHO
O termo desempenho possui diversos significados. Pode significar, por exemplo, um modo de executar determinada tarefa que terá, posteriormente, seu grau de eficiência submetido a uma análise e apreciação. Em arquitetura, o termo é frequentemente usado para elucidar um método genérico que descreve diversas considerações de projeto, como descrito por Shi (2010):
Diversos termos podem ser colocados com desempenho à frente e formar um termo que faz sentido para os arquitetos, por exemplo, desempenho térmico, desempenho estrutural,
49 desempenho antichamas, etc. Uma maneira mais eficaz de entender o que desempenho realmente significa para o projeto arquitetônico é estudar quais os problemas de desempenho precisamos considerar ao projetar um edifício que seja seguro. (SHI, 2010, p. 2, tradução nossa8).
Considerando que desempenho está ligado a segurança e ao conforto dos ocupantes do edifício (SHI, 2010), é muito comum em diversos países que exista uma legislação ou sistema envolvendo normas de qualidade ligadas ao desempenho dos edifícios. A sustentabilidade é outro eixo de avaliação de projeto, que cresce consideravelmente desde a crise do petróleo dos anos de 1970 (SHI et al. 2016). O número de sistemas de classificação de sustentabilidade desenvolvidos em todo o mundo nas últimas décadas ilustra a força dessa demanda em AEC (SHI et al., 2016; TOULOUPAKI; THEODOSIOU, 2017).
Os sistemas Building Research Establishment (BRE) da Grã-Bretanha, Leadership in Energy and Environment Design (LEED) do Estados Unidos, Green Building Tool (GB Tool) do Canadá e Comprehensive Assessment System for Built Environment Efficiency (CASBEE) do Japão são exemplos de sistemas de classificação sustentável conhecidos e aplicados em edifícios no mundo todo. Candance e Wood (2008) demonstram como tais sistemas, apesar de singulares, apresentam diversas similaridades, entre as quais destaca-se a ampla integração de critérios socioeconômicos a critérios de desempenho ambiental que devem ser atendidos pelo projeto dos edifícios, além de critérios fundamentais de segurança e conforto.
Assim, a aplicação de processos de projeto orientados ao desempenho apresenta contribuições significativas à AEC, por aumentar consideravelmente os padrões do projeto, respondendo às diversas
8 Do original em inglês: “Almost any term can be put in front of performance and form a
phrase that makes sense to architects, e.g., thermal performance, structural performance, fire-resistant performance, etc. A more effective way to understand what performance really means to architectural design is to study what performance issues we need to consider in designing a building.”
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solicitações presentes no seu escopo. A otimização, pode ser aplicada em questões como: estudos de massa, projeto de fachadas, orientação e implantação de edifícios, sistemas estruturais, sistemas de aquecimento, ventilação e ar-condicionado, qualidade do ar, energia, iluminação natural e artificial, acústica; logística, ciclo de vida, custos, e etc. (SHI, 2010; MACHAIRAS et al., 2013; TOULOUPAKI; THEODOSIOU, 2017).
Um exemplo de edifício que incorporou a otimização integrando o desempenho da arquitetura, estrutura e sistemas prediais é a habitação estudantil Simmons Hall, no MIT, projetada pelo arquiteto Steven Holl. O edifício não possui ar-condicionado tradicional e todos seus elementos foram projetados para minimizar a carga de resfriamento.
Todas as três mil janelas foram dimensionadas e posicionadas de acordo com a quantidade de luz solar que deveria adentrar os dormitórios durante todo o ano. Além disso, a massa térmica da fachada absorve o calor solar e uma quantidade muito pequena de ar resfriado e desumidificado ajuda no controle térmico sempre que a temperatura externa à edificação ultrapassa 26,66 ºC.
Figura 6: Habitação estudantil Simmons Hall, no MIT. Fonte: Kolarevic e Malkawi (2005). Foto: Andy Ryan.
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Figura 7: Simulação CFD (Computational Fluid Dynamics) aplicada na integração do desempenho da arquitetura, estrutura e sistemas prediais do projeto Simmons Hall. Fonte: Kolarevic e Malkawi (2005).
Dessa maneira, os fundamentos e aplicações relacionadas a otimização e desempenho em arquitetura serão apresentados a seguir.