Arquitetura paramétrica no BIM

A modelagem paramétrica tem ganhado cada vez mais espaço entre os arquitetos brasileiros devido aos seus resultados de rupturas com o formalismo tradicional, seus altos índices de ganhos com edifícios de alto desempenho e velocidade de produção projetual. Por isso a parametrização está sendo cada vez mais procurada e implementada nos escritórios de concepção, neste artigo iremos abordar sobre a arquitetura paramétrica no BIM!

Contudo, cabe lembrar que a construção civil só tem alcançado essa ruptura de concepção por mérito do BIM (Building Information Modeling, ou em português Modelagem da Informação Construída) .

Este tem viabilizado a prototipação do construído a partir de políticas, processos e tecnologias (Succar, 2009), proporcionando diversos benefícios em toda a cadeia produtiva com aspectos que auxiliam desde o desenvolvimento de projetos ao planejamento, orçamentação e manutenção das construções.

Certo é que a revolução está a cada dia mais ligada diretamente aos softwares BIM e seus plugins que auxiliam o arquiteto no seu processo criativo e o ajudam a tomar melhores decisões a partir de análise de parâmetros. Mas o que são esses parâmetros e como eles têm sido empregados?

Análise algorítmica do estádio de Hangzhou || Fonte: Nathan Miller

ARQUITETURA PARAMÉTRICA: O QUE É?

A arquitetura paramétrica é uma construção que tem por base de concepção determinado por dados e parâmetros complexos que definem sua forma a partir de informações como carga estrutural, funções, cargas de vento, dimensionamento de tensões, clima, materiais, carta solar, rota dos ventos predominantes entre outros elementos de análise que possam gerar parâmetros informacionais.

Uma vez que esses parâmetros são computadorizados, torna-se possível que esses elementos sejam levados em consideração para o desenvolvimento de elementos marcantes do projeto por meio de algoritmos.

Os algoritmos gerados são os padrões de análise responsáveis por direcionar as decisões e procedimentos necessários para modelagens que resultam na criação de diferentes formas geométricas por meio de iterações e cálculos computacionais, criando desenhos que obedecem às leis matemáticas.

Diante disso, o controle sobre a construção geométrica por parte do projetista poderá ser feito através do monitoramento das variáveis dentro de suas respectivas funções como, por exemplo, a determinação de brises para a fachada ou então um resultado plástico da totalidade que preveja uma massa sem necessidade de uma segunda pele.

Entretanto, é importante ter consciência que os algoritmos não dão a solução para a arquitetura, eles apenas simulam caminhos para melhores soluções. Essas soluções são resultados dos algoritmos que geram geometrias a partir de valores, ou seja, após a leitura de todas as informações e parâmetros, os softwares traduzem essas condicionantes e as apresentam em forma de geometria. Esse processo é denominado de algoritmo generativo.

Em uma aplicação prática de um sistema gerativo, imaginemos uma implantação de um dado empreendimento em um lote x. Atendendo aos seus índices urbanísticos como: recuos, taxa de ocupação, coeficiente de aproveitamento, índice de adensamento, área de permeabilidade do solo entre outros.

O algoritmo generativo poderia produzir diferentes soluções que estejam de acordo com as regras pré-estabelecidas e o arquiteto ainda poderia estudar diferentes alternativas volumétricas em poucos minutos.

SOFTWARES BIM PARA A PARAMETRIA

Sobre a parte do desenvolvimento computacional, o projetista tem seu processo produtivo um pouco diferente.

No lugar de desenvolver uma volumetria embasada no contexto criativo, ele deve desenvolver novas competências ligadas a programação, seja a textual, como Python, C#, e outras ou mesmo de programação visual. Atualmente o Python tem sido a programação textual mais escolhida para implementação em escritórios de civil por se tratar de uma linguagem de programação mais fácil de ser aprendida.

Contudo, o mercado dos softwares tem mostrado novos recursos de programação visual que trata a programação a partir da intuição e simplicidade lógica.

Nessas ferramentas o desenvolvedor utiliza nodes que executam certas funções e quando interligados e ordenados segundo uma lógica, produzem uma função algorítmica para realizar alguma tarefa específica para conceber determinada volumetria a partir de parâmetros pré determinados.

O Grasshopper é um exemplo de uma destas plataformas. Ele roda dentro de um software de modelagem 3D chamado Rhinoceros, mas pode se conectar a softwares de autoria BIM, como o Archicad e o REVIT, por meio de plugins específicos.

Além dele existe o Dynamo que é um outro exemplo de lógica de uso e que já vem diretamente instalado ao Revit e também pode ser associado ao Archicad através de plug-in.

Processo de análise algorítmica || Fonte: SpBIM

VANTAGENS DA ARQUITETURA PARAMÉTRICA

1 – ECONOMIA DE TEMPO

Uma mesma programação consegue gerar milhões de hipóteses diferentes a partir de vários parâmetros que mudam de acordo com seu contexto de inserção projetual, cada vertente de escolha do algoritmo pode gerar um novo ativo que em questões de minutos pode ser testado de diferentes formas para estudar múltiplas possibilidades de projeto dentro das premissas condicionadas na programação.

2- IMPULSIONAMENTO DA CRIATIVIDADE

O design generativo oferece novas oportunidades para que arquitetos e engenheiros saiam do comum e explorem designs que não teriam imaginado sozinhos, pois o algoritmo não tem influência das vertentes arquitetônicas. Então, por exemplo, ele não reproduziria uma arquitetura simplesmente pelo efeito estético, diferente disso, ele calcula a melhor resposta volumétrica para a função gerando uma plasticidade única, mostrando ao projetista novas formas de resolução problemática.

3- SINGULARIDADE FUNCIONAL

Diferente da simplicidade que permite a replicabilidade técnica amplamente usada na arquitetura do pós guerra que reproduz as mesmas formas em diferentes contextos, a arquitetura paramétrica tem por premissas variáveis contextuais, então o mesmo algoritmo vai responder de forma única à interação com determinado local, gerando um projeto único como resposta aos parâmetros do lugar que será verdadeiro apenas no seu contexto de aplicação.

EXEMPLOS DE APLICAÇÃO NA ARQUITETURA

1.WALT DISNEY CONCERT HALL por Frank O. Gehry & Partners – Los Angeles, EUA.

Um projeto que ficou marcado pelo design exuberante e sua estrutura de $274 milhões de dólares que não possui nenhum ângulos ou dimensões padrões é uma sala de concertos que foi encomendada como uma homenagem de Lillian B. Disney ao seu falecido marido Walt Disney.

Modelo BIM e maquete || Fonte: Walt Disney Concert Hall

2.BEIJING NATIONAL STADIUM por Herzog & de Meuron – Beijing, China.

Construído paras as olimpíadas de 2008, o estádio foi um projeto que marcou recordes de maior volume bruto construído e a maior estrutura de aço do mundo. Sua área interna possui três milhões de metros cúbicos, o que o consagrou como o maior espaço fechado do mundo. Ele também é considerado a maior estrutura de aço do mundo, com 26km em aço desembrulhado.

Estádio Ninho de Pássaro || Fonte: http://www.china.org.cn

3.GUANGZHOU OPERA por Zaha Hadid Architects – Guangzhou, China.

O projeto tem por diferencial a construção da plasticidade a partir do contexto de paisagem natural, geologia e topografia. a plasticidade também impulsionou que a luz natural fosse valorizada no projeto, então mesmo os ambientes mais próximos ao núcleo do edifício possuem farta incidência solar.

4. MUSEU DO LOUVRE ABU DHABI por Atelier Jean Nouvel – Anu Dhabi, Emirados Árabes.

O projeto tem por partido conciliar as questões climáticas extremas e o conforto climático do visitante. Então os arquitetos usaram algoritmos para encontrar “serenamente a luz e a sombra, a reflexão e a calma que refletisse o pertencimento a um país, sua história, sua geografia, sem tornar-se uma tradução plana, o pleonasmo que é traduzido na monotonia e convenção”. Além da plasticidade, sua cobertura é automatizada e se move de acordo com as variações climáticas.

Vistas de apresentação do projeto || Fonte: Archdaily

APLICAÇÕES DE ARQUITETURA PARAMÉTRICA EM INTERIORES

Além da plasticidade externa, o algoritmo também pode ser usado em projetos de interiores como condicionante de conforto de uma maneira mais precisa e sob diversas variações e aplicações, como as de refletores acústico, distribuidores de luz e ventilação, absorção térmica e até desempenho dos materiais sobre cada um dos pontos anteriores. Como exemplificado pelos seguintes projetos:

1. AUDITÓRIO DA ESCOLA DE MÚSICA VOXMAN DA UNIVERISDADE DE IOWA por LMN Architects – Seattle, EUA.

2.WALT DISNEY CONCERT HALL por Frank O. Gehry – Los Angeles, EUA.

Auditório visto da seção de assentos do balcão || Fonte: Walt Disney Concert Hall

3.SALA DE DANÇA DO GUANGZHOU OPERA por Zaha Hadid Architects – Guangzhou, China.

Sala de dança Guangzhou Opera || Fonte Archdaily

CONCLUSÃO

O desafio e a necessidade de visualizar formas complexas surgiu com o aparecimento de plugins e softwares paramétricos. Hoje, no cenário mundial, o projeto paramétrico é de longe um dos processos de modelagem mais utilizados e tem gerado uma grande variedade de padrões geométricos para testes em tempo recorde.

Mediante isso, nós da SPBIM reconhecemos a importância em incorporar processos paramétricos desde a concepção do projeto ao ganho de tempo no desenvolvimento do modelo e, por isso, nós usamos, ensinamos e incentivamos o uso dos softwares e plugins capazes de executar tamanha funcionalidade.

Modelagem Paramétrica no BIM

Modelagem Paramétrica no BIM: O cenário tecnológico na construção é atualmente repleto de alternativas, e dentro da metodologia BIM e suas ferramentas, muitos processos se tornaram mais eficientes, ampliaram-se as possibilidades. Isso se deve ao próprio caráter do BIM (Building Information Modeling), o uso da informação.

A informação presente em cada elemento modelado, tornando-se parte de sua característica, o torna inteligente em sua relação com outros elementos, bem como o projeto como um todo. E essa tecnologia é chamada modelagem paramétrica.

O QUE É MODELAGEM PARAMÉTRICA?

Trata-se da modelagem que permite a atribuição de informação aos objetos, que podem ser compreendidas por ele em suas próprias características, bem como por outros elementos com os quais esse se relaciona de alguma maneira. Tornando possíveis edições apenas nestas informações que automaticamente impactarão no objeto e tudo que está a ele ligado de alguma maneira. Esse método é utilizado, por exemplo, em projetos de análises estruturais, para lidar com formas geométricas curvas e possibilitar sua fabricação.

O parâmetro nada mais é que uma regra elaborada pelo usuário, que impacta todos os associados a essa regra, seja um elemento e/ou o projeto como um todo.

QUAIS AS POSSIBILIDADES COM A MODELAGEM PARAMÉTRICA? (EXEMPLOS DE PROJETOS)

A paramétrica pode alterar características métricas como altura, largura, espessura, sendo compreendida pelo objeto e/ou por todos os seus relacionáveis, dependendo do direcionamento do modelador.

Por exemplo, é possível modelar uma parede ou piso e atrelá-los ao nível, se ocorrer uma mudança na altura desse a parede se adapta automaticamente.

O parâmetro também existe na definição de um material, ou seja, se aplicado a vários elementos o material quando alterado se atualiza em todos eles. São inúmeras as capacidades de um modelo paramétrico, e pode ser aplicado a todas as disciplinas construtivas, inclusive na relação entre elas.

O Modelo Federado, como outra demonstração, que é parte da metodologia BIM, aplica a paramétrica já que é formado por vínculos, de arquivos menores e/ou complementares, que quando alterados são atualizados automaticamente para todo o modelo, evitando trabalhos operacionais repetitivos.

Alguns projetos expressivos que utilizaram essa tecnologia, administrados por especialistas, demonstram o alcance dessas ferramentas:

BEIJING NATIONAL STADIUM

No emblemático Ninho de Pássaro, estádio utilizado nas olimpíadas na China, com capacidade para 100 mil pessoas, a modelagem paramétrica foi utilizada para criar uma forma eficiente para o uso nas modalidades de atletismo, e posteriormente para partidas de futebol. Através dessa tecnologia foi definido o formato que a edificação teria para atender essas demandas, mostrando quão grande é o impacto dessa metodologia até para a parte criativa dos projetos.

SHANGHAI TOWER

Esse projeto de grande eminência, também é um forte exemplo dos horizontes construtivos possíveis com a paramétrica avançada. A forma deste edifício foi determinada a partir da relação da torre com a rota dos ventos, isso através da ferramenta de modelagem do Grasshopper que se utiliza de algoritmos. Com isso a carga do vento foi reduzida em 24%, algo importante devido às intempéries drásticas na região, possibilitando uma economia de cerca de $58 milhões de dólares.

QUAIS AS VANTAGENS?

As principais vantagens da modelagem paramétrica, são a rapidez, economia e precisão na construção e seus processos. As intercorrências com alterações de projetos, redefinições de projetos complementares, orçamentos, se tornam facilmente alteráveis com uma correta modelagem realizada desde o momento inicial. Por isso há uma migração massiva de grandes construtoras ao redor do mundo para se adaptarem a essa nova maneira de construir.

Essa mobilização amplia as possibilidades para arquitetos, engenheiros, designers tanto no âmbito criativo quanto no operacional, se mostram outras maneiras de realizar os processos e até mesmo de criar.

CONCLUSÃO

Cabe aos profissionais da construção no Brasil um compromisso mútuo com esse avanço, para que os avanços ocorram de maneira saudável, proporcionando edificações mais seguras, mais baratas, sustentáveis e cada vez mais duradouras. O mercado está se atualizando e é necessário que seus profissionais estejam preparados para os novos desafios apresentados.