Rhinoceros 3D como ferramenta de modelagem

O Rhinoceros 3D, conhecido como Rhino e desenvolvido por Robert McNeel & Associates, é uma ferramenta de modelagem tridimensional ou também referida como modelador híbrido. Disponibiliza a edição, análise, criação, documentação e animação para curvas, superfícies e sólidos NURBS12, sem limites de complexidade, grau e tamanho. Destaca-se na área do design e arquitetura pela multiplicidade de operações e integração com outros programas de modelagem e simulação.

Existe um amplo grupo de aplicativos disponíveis para Rhino, alguns desenvolvidos pela Robert McNeel e outros disponibilizados por empresas parceiras que vem auxiliando a disseminar o programa. Dentre os aplicativos, uma ampla gama é disponibilizada gratuitamente, como é o caso do Grasshopper. Executado dentro do Rhino, o editor de algoritmos gráfico Grasshopper, desenvolvido em 2008 por David Rutten e Robert McNeel & Associates, trabalha com uma linguagem de programação visual, que emprega conceitos de algoritmos generativos e desenho paramétrico para explorar a geração de formas13. Consequentemente, tais programas têm contribuído para avanços sobre o domínio de formas, geometria euclidiana e topológica. (FLORIO, 2011a).

Deste modo, a partir do programa Rhinoceros e do Grasshopper, pôde-se avançar na sistematização do processo de geração de formas e estratégias de sistematização pois, ao invés de simplesmente operar elementos geométricos, linhas e planos, as operações são executadas sobre parâmetros que subjazem à construção da forma no espaço. (FLORIO, 2011a). Assim, a manipulação topológica dos pontos que constituem os elementos geométricos impulsiona as construções

12

NURBS é a nomenclatura dada para o termo em inglês Non-UniformRational B-Splines. É um dos métodos

mais populares e bem sucedidos para desenhar superfícies complexas em desenho geométrico assistido por computador. As curvas e superfícies NURBS admitem facilmente o controle da sua forma, através da

manipulação dos pontos de controle, mudança dos nós ou mudança de peso (Hu, et al., 2001), também chamado

de grau.

geométricas. A facilidade de operação do Grasshopper tem incentivado a produção de componentes de grande complexidade, com parâmetros claramente definidos, possibilitando a interface com outros programas como é a função cumprida pelos componentes Ladybug e Honeybeee.

O Ladybug e Honeybee foram desenvolvidos por Mostapha Sadeghipour Roudsari para integrarem-se a ferramentas de simulação como o EnergyPlus,

Radiance e Daysim. O componente Ladybug é um plug-in do Grasshopper3D em

código aberto, que permite importar os arquivos climáticos (EPW) do EnergyPlus para o Grasshopper, fornecendo um conjunto de gráficos interativos para auxiliar o processo de tomada de decisões durante os estágios iniciais de projeto (Figura 7). O

Honeybee permite a conexão do Grasshopper3D ao EnergyPlus e OpenStudio com

intuito de aproximar as ferramentas de simulação ao conceito paramétrico14.

Figura 7 Exemplo das representações gráficas e geométricas que o Ladybug apresenta para diferentes tipos de análise.

Fonte: Roudsari.15

O Honeybee foi desenvolvido para executar a análise avançada de edificações, disponibilizando um conjunto de valores definidos como padrão, mas

14

Disponível em: http://www.grasshopper3d.com/group/ladybug Acesso em 20 out 2015.

15

ROUDSARI, Mostapha Sadeghipour. Ladybug + Honeybee. Disponível em: < http://www.grasshopper3d.com/group/ladybug>. Acesso em: 12 nov. 2015.

com interface facilitando a manipulação dos dados de entrada. A execução de uma análise no plug-in Honeybee consiste em quatro etapas: preparação da geometria (a), verificação do arquivo de entrada (b), execução da simulação (c) e visualização dos resultados (d) (ROUDSARI; PAK, 2013).

(a) A geometria a ser simulada é composta por uma ou mais zonas, definindo assim a interseção entre zonas e superfícies adjacentes. Neste momento, o usuário fornece as alturas entre pisos e o programa dos espaços/ funcionalidades. O

Honeybee subdivide a zona em várias unidades e atribui um conjunto construído,

horários de uso e cargas internas para cada espaço, baseando-se no programa da edificação. Determina-se, então, a porcentagem de aberturas nas respectivas fachadas e orientações solar. (ROUDSARI; PAK, 2013).

(b) O Honeybee diferencia-se entre outras ferramentas, pela interface entre importação e exportação, fornecendo ao usuário a possibilidade de visualizar e configurar os dados de entrada e saída do arquivo de simulação no mesmo ambiente (Rhinoceros/Grasshopper), antes de executar a simulação. (ROUDSARI; PAK, 2013).

(c) Após configurar os dados de entrada, o usuário pode executar a simulação. Para a simulação energética, deve-se fornecer a localização do arquivo climático, a relação de análises desejadas, diretório de trabalho e nome do projeto. Os usuários também podem adicionar geometrias de contexto como objetos de sombreamento. Para a simulação daylighting, o usuário deve indicar superfícies ou pontos a serem testados, assim como, dados de radiação, número de pontos, amostragem, entre outros. O Honeybee utiliza como padrão uma geometria idêntica tanto para estudos de energia quanto para estudos de iluminação natural, e extrai as propriedades do material para a simulação de iluminação natural a partir da construção do

EnergyPlus. Essa técnica simplifica o processo e evita possível erros de entrada do

usuário. (ROUDSARI; PAK, 2013).

(d) Por fim, o Honeybee importa os dados de simulação possibilitando com que os usuários mapeiem os resultados e geometrias. Os resultados podem ser visualizados de maneiras distintas, selecionando-se o estilo de dados a ser avaliado, como análise climática anual, autonomia diurna, disponibilidade de luz, consumo de energia para aquecer e resfriar entre outras análises que depois podem ter os parâmetros alterados, selecionando-se horas de trabalho, valores anuais, mensais ou diários, períodos específicos, entre outros parâmetros. (ROUDSARI; PAK, 2013).

O Grasshopper e a diversidade de componentes e plug-ins, associados a ele, têm auxiliado estudantes e arquitetos a operar uma sequência de comandos que os antigos meios de programação não conseguiam. (FLORIO, 2011a). Deste modo, este estudo sugere que a associação de ferramentas de modelagem tridimensional e programas de simulação auxiliem na concepção do envoltório, estruturado desde as fases iniciais por resultados embasados na aferição do desempenho.