Pavilhão Paramétrico Europa
Pavilhão Modular Expositivo
Exercício de projeto paramétrico e prototipagem por fabricação digital
RG III
Representação Gráfica III | 2022/2
Profª Angélica Ponzio, Bárbara Lorenzoni e Léa Bruscato Grupo 3: Ângelo Petry, Leonardo dal Pozzo, Luiza Seabra, Natália Matteus e Rafael Müller
O projeto aqui apresentado faz parte de um conjunto de estudos desenvolvidos na disciplina de Representação Gráfica III, ministrada durante o 4º semestre do curso de graduação da Faculdade de Arquitetura da Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Apesar de seu caráter essencialmente ferramental, a disciplina consiste no ensino de um novo método de projeto que difere do convencional, denominado design computacional.
O objetivo de RGIII é a introdução ao design digital, abrangendo desde o ensino de novos meios de formulação de problemas arquitetônicos até o aparelhamento dos alunos para uso de ferramentas específicas (softwares de projeto paramétrico e ferramentas de fabricação digital). Visto sua complexidade conceitual e prática, as aulas são divididas em três blocos, que fazem uso de diferentes técnicas.
O bloco inicial da disciplina consiste na introdução ao design digital, que é feita por aulas teóricas sobre conceitos fundamentais de projeto paramétrico, fabricação digital e geometrias. São feitos exercícios de análise de edificações (correlacionando aspectos formais e construtivos) e de formulação de algoritmos analógicos que representam raciocínios lógicos abstratos e aplicados a problemas formais. No segundo bloco é apresentado o software de projeto paramétrico e são desenvolvidos exercícios no formato de tutorial para uso guiado deste e compreensão de sua organização e funcionamento.
No terceiro e último bloco os alunos desenvolvem um projeto em grupo, utilizando-se do software paramétrico para concepção e representação e ferramentas de fabricação digital para prototipagem. Os alunos são aparelhados com aulas sobre conjuntos de ferramentas do software, comandos de uso comum e técnicas de manipulação de dados do projeto, sendo as aulas ordenadas de acordo com as demandas que surgem e em crescente complexidade. Além disso, os alunos aprendem a gerar arquivos para importação nas ferramentas de fabricação digital e tem aulas práticas de uso dessas para construção de seus protótipos. Durante todo o
semestre são feitos assessoramentos gerais de dúvidas e dificuldades comuns e individuais para ajustes específicos dos algoritmos.
O exercício final da disciplina propõe a criação de um pavilhão cultural expositivo modular Buscando a exploração de uma variedade de soluções e aprendizado coletivo, é determinado que cada grupo situe seu projeto em um continente (ou planeta) e adote um tipo de geometria para exploração no projeto. Além disso, para ilustrar a aplicabilidade dos sistemas mencionados em diferentes escalas o exercício é dividido em 4 etapas: formulação do programa do projeto, contexto de inserção e materialidade básica (etapa conceito); concepção formal do módulo (etapa forma); detalhamento construtivo (etapa estrutura); distribuição, replicação e combinação da forma (etapa implantação). Assim, é exercitado o projeto na escala do objeto, construção e inserção urbanística.
O desenvolvimento do projeto paramétrico foi feito nos laboratórios da Faculdade de Arquitetura da UFRGS com o uso do Grasshopper como ferramenta de programação visual, que opera dentro do Rhino 7 (software CAD). As maquetes de fabricação digital foram concebidas no Laboratório de Inovação e Fabricação Digital da Escola de Engenharia da UFRGS (LifeeLab), utilizando-se para impressão 3D o equipamento modelo Ultimaker S5 (tecnologia de impressão por FDM), intermediado pelo software Cura (arquivos de entrada em formato .STL) e para corte a laser o equipamento modelo MC1060, intermediada pelo software RDWorks (arquivos de entrada em formato .DXF).
A disciplina de RG III é um projeto em andamento, sendo aprimorada a cada semestre. Futuramente serão resolvidas questões de transição entre a escala da construção e a de prototipagem no que tange as diferentes materialidades aplicáveis. Além disso, será incluído o ensino de ferramentas de otimização e análise da performance do projeto e serão introduzidas técnicas de estímulo criativo visual a partir de inteligência artificial para concepção dos projetos, buscando explorar ao máximo o potencial do design computacional.
III
RG
CONCEITO
O Pavilhão Paramétrico Europeu é um pavilhão itinerante, projetado para expor obras que remetam e que representem a cultura da cidade em que se encontra Assim, as exposições abrangem a culinária, a arte, o artesanato e a literatura locaisprincipalmente O projeto é uma forma de abrir espaço e dar a oportunidade de artistas locais terem suas obras reconhecidas e valorizadas Os pontos de exposição são locais turísticos e espaços públicos do continente europeu, dando visibilidade à arte local Junto aos pavilhões os visitantes podem adquirir as obras e conhecerem mais do trabalho dos autores através de QR Codes com acesso ao site do Pavilhão Paramétrico
Iniciamos o estudo formal do pavilhão com base na arquitetura vernácula europeiaprincipalmente dos povos nórdicos com as casas de telhado de duas águas. Tiramos partido da forma básica de uma casa comum (ou um pentágono) para criar a seção do módulo a ser rotacionado.
Foi ultilizado a geometria de revolução, rotacionando o módulo em questão em torno de um eixo A partir dessa forma básica foram construídos os pavilhões, com difirentes distribuições e implantações
O módulo do pavilhão itinerante foi pensado para constituir uma unidade desmontável, a partir de uma estrutura metálica com encaixes específicos para formar o "esqueleto" Para o fechamento do pavilhão, incialmente se pensou um um material meleável e impermeável como lona
A construção do módulo seria feita no local, sem necessidade de mão de obra especializada, devido aos encaixes de fácil montagem O transporte se daria pelas peças metálicas desmontadas, ocupando menos espaço
Referências iniciais:
Botanical Pavilion- Kengo Kuma
Rapana Street Librabry
Pavilhão itinerante de exposições
Pavilhão itinerante de exposições
2m
Criação do trapezio da planta a partir de um ponto de origem
Utilizando dos príncipios de superfícies de revolução, a seção incialmente foi rotacionada em 1/4 de volta para formar um meio corredor em planta. Inicialmente foi montada uma maquete volumétrica a partir de peças de arame da seção, peças curvas e fechamento em tecido, que reflitira a verdadeira materialidade do módulo.
A partir dos estudos volumétricos e a cosntrução do algorítmo inicial no Grasshopper, optou-se por uma mudança na escala do módulo, sendo constituido apenas por uma parcela do incial, com algumas mudanças de dimensionamto.
As mudanças de dimensão propiciaram mais alternativas para distribuições, devido ao fato do novo volume possuir três dimensçoes iguais de 2 metros em planta, possibilitando mais opções de encaixe
Afastamento das linhas da base em 1,5 metros, criando linhas para estruturação
Afastamento dos pontos médios das linhas laterais em 50 cm para cima, unindo os pontos
Fechamento das laterias e da cobertura
FORMA
1
capturadetelaouimagemdo arquivoprontoparaimpressão 3Doucortealaser(arquivos.STL ou.DXF)
A fabricação da forma a partir do modelo construído no código se deu de duas formas:
A impressão 3D foi feita com o método Fused Deposition Modeling (FDM), ou seja, a máquina aquece um filamento polimérico e cria o objeto 3D O arquivo foi constituido pelo fechamento do volume em um arquivo stl O corte a laser consiste em produzir uma planificação 2D do objeto capaz de ser montada a partir dos diferentes níveis que o laser passa sobre o papel Definido o corte e a dobra Para o nosso pavilhão escolhemos Papel Kraft de 18mm de espessura, e o arquvio foi montado a partir da planificação do volume e exportado em dxf.
Impressão 3D Corte laser
Posicionamento de esferas de 10mm nos vertices das linhas estruturais
ESTRUTURA
Para a construção da estrutura foi montado duas alternativas diferentes para a montagem e discussão das possibilidades para a implantação real do módulo Analisando as duas alternativas, a opção 1, com encaixes metálicos se comunica mais com a proposta do pavilhão
ESTRUTURA ALTERNATIVA 1
Estrutura pensada a patir de peças esbeltas metálicas que se acoplam com encaixes especiais metálicos.
Módulo de fácil montagem e transporte, não necessita de mão de obra especializada, nem maquinário. Transporte das peças desmontadas, ocupam pouco espaço.
Montagem no local Fechamento por material maleável e impermeável
FABRICAÇÃO DIGITAL
Algoritmo no Grasshopper contruído com esferas e intersecção de sólidos com as linhas com a espessura desejada
Montagem física:
Peças de palitos de churras com 4mm represetam as peças esbeltas metálicas Peças esféricas da impressão 3D representam os encaixes
Dificuldades na montagem: Impressão 3D apresentou falhas na primeira impressão, e na ultilizada não foi muito preciso
Dificuldade de indentificar as peças na montagem
Falta de estabilidade na estrutura devido a variação dos tamanhos dos buracos dos encaixes
Dificuldades na construção devido a falta precisão, portanto dificilmente se repetiria em maior escala
Espessura para as linhas estruturas de 4mm
Diminuição das pontas da estrutura de 4mm
1,5m 2,5m
2m
Intersecção entre as linhas e esferas
Separação das esferas para impressão
REFERENCIAS ESTRUTURA 1
MAQUETE DE IMPRESSÃO 3D
Impressão 3D
REFERÊNCIAS ESTRUTURA 2
ESTRUTURA ALTERNATIVA 2
Estrutura composta por peças de madeira farbicadas especialmente para o pavilhão
Encaixes a partir de recortes nas próprias peças
Total de 5 peças por módulo
Facil montagem, desmontagem e transporte
Transporte das peças desmontadas
Montagem no local
FABRICAÇÃO DIGITAL
Algorítmo no Grasshopper feito com extrusão das linhas bases do módulo e intersecção de sólidos, com ajustes de inclinação e corte das pontas
Fabricação a paritr do corte a lase em MDF 3mm
Fácil montagem dos encaixes, e colagem das peças
Separação da estrutura 5 partes
extrusão da espessura de 3mm e largura das peças de 1cm
Intersecção das peças para encaixes
Planificação das faces para corte laser
2m 1,5m 2,5m
Corte laser
IMPLANTAÇÃO 1 - RAFAEL
A exposição projetada como percurso Módulos acoplados formam uma unidade
Disposição linear em curva
Contexto: Praia, linearidade segue a costa
Exposição implantada em área aberta, sem instalações adicionais
Conjunto dividido em três áreas:
Área 1: Exposição musical
Área 2: Exposição com artistas locais
Área 3: Exposição sobre a natureza local
Área 1
Área 3
Área 2
Rotação do módulo (~36°) em torno de um eixo criado, equivalente a um dos "pilares"
Repetição da rotação, em outro sentido, com um novo eixo, equivalente ao pilar ao lado
Formação de uma área de 3 unidades
Espelhamento da área e movimentação em dois sentidos, formando a distribuição
IMPLANTAÇÃO 2 - LUIZA
A exposição projetada como galeria
Módulos acoplados formam uma unidade
Disposição em duas curvas que não se encontram perfeitamente, mas há a ideia de continuidade entre elas
Contexto: praça europeia de grande circulação de pessoas
Exposição implantada em área aberta, sem instalações adicionais
Conjunto dividido em três áreas que se repetem em cada conjunto de módulos: Área 1: Exposição fotográfica, por artistas locais
Área 2: Exposição referente à culinária do país
Área 3: Exposição de esculturas locais
Rotação do módulo (~36°) em torno de um eixo criado, equivalente a um dos "pilares"
Repetição da rotação em sentido oposto
Formação de duas áreas com 3 módulos cada
Espelhamento da área e movimentação linear do segundo conjunto de módulos, formando a distribuição
IMPLANTAÇÃO 3 - NATÁLIA
Exposição projetada como galeria
Módulos acoplados formam uma unidade subdividida
Módulos espelhados e duplicados formam corredores que são ora interligados, ora divididos
Contexto: praça arborizada em cidade do interior da Europa
Galeria implantada em área aberta, sem instalações adicionais
Conjunto dividido em quatro áreas que se repetem em cada conjunto de módulos:
Área 1: Exposição de concurso de fotografia
Área 2: Feira de comidas típicas
Área 3: Apresentações musicais, por artistas locais
Área 4: Venda de artesanato local
Espelhamento do módulo pela face maior
Repetição do conjunto de módulos, seguindo o eixo central criado pela junção das duas faces
Formação de duas áreas de 3 unidades
Espelhamento das áreas pelas faces menores, formando duas áreas interligadas e duas independentes
Área 2 Área 3 Área 1 Área 4
IMPLANTAÇÃO 4 - LEONARDO
A exposição projetada como galeria Módulos acoplados formam uma unidade
Disposição em radial dupla, formando um X
Contexto: em meio à vegetação / campo Exposição implantada em área aberta, sem instalações adicionais
Conjunto dividido em quatro áreas, sendo distribuídos em dois conjuntos:
Área 1: Exposição referente aos esportes mais comuns do país;
Área 2: Exposição musical;
Área 3: Exposição referente à culinária local;
Área 4: Exposição do cinema local
Rotação do módulo (~36°) em torno de um eixo criado, equivalente a um dos "pilares"
Repetição da rotação, em outro sentido, com um novo eixo, equivalente ao pilar ao lado
Formação de uma área de 3 unidades
Espelhamento da área criando um conjunto de 6 unidades
Novo
espelhamento do conjunto, formando a distribuição
> > > > Área 1 Área 2 Área 3 Área 4
IMPLANTAÇÃO 5 - ÂNGELO
A exposição projetada como galeria
Módulos radialmente acoplados formam uma unidade
Disposição radial forma um circulo em que todas as carcteristicas do país se conectam perfeitamente
Contexto: praça europeia de grande circulação de pessoas
Exposição implantada em área aberta, sem instalações adicionais
Conjunto dividido em quatro áreas:
Área 1: Área 2: Área 3: Área 4:
Exposição fotográfica, por artistas locais
Exposição referente à música do país
Exposição de esculturas locais. Exposição da culinária local
Rotação do módulo (76°) em torno de um eixo criado, equivalente a um dos "pilares"
Criação de uma matriz linear com as cópias do módulo rotacionado
Criação da implantação a partir de uma matriz polar
PAVILHÃO PARAMÉTRICO EUROPA ALGORITMO
