Flat Pack studio
The new architecture will not be about style, but rather about substance - about the very methods and processes that underlie making. S. Kieran, J. Timberland, Refabricating Architecture, 2004
ÍNDICE // Contextualização // Proposta // Processo_Experimentação
/ / / /
Processos Construtivos Deployable Structures Estudo Inicial Evolução Projetual
// Projeto / Interface / Parametrização e Análise Generativa / Sistema / Estudo de Caso
// CONTEXTUALIZAÇÃO Vivemos em um contexto onde tudo acontece e muda muito rápido, onde as experiências são efêmeras e a nova biblioteca mundial é a nuvem. Onde o acesso a informação é mais democrático e o que se busca é um maior empoderamento, uma autonomia no modo de viver e de fazer suas escolhas, de inovar através da democratização do conhecimento e da colaboração compartilhada. Nesse mesmo cenário, o sistema de espaços de trabalho ainda está baseado em uma estrutura tradicional e engessada, onde cada empresa possui o seu espaço isolado, com altos custos e nenhuma relação com o que acontece na sala ao lado. No ano de 2013 foi feita uma pesquisa pela agência Cushman & Wakefield em todo o mundo, comparando os preços do metro quadrado anual do aluguel de salas comerciais. A cidade do Rio de Janeiro ficou na terceira posição, logo depois de Londres e Hong Kong, vindo de um salto da oitava posição em 2012 para
3.33% 9.17%
nda
a terceira, em apenas um ano. Atualmente o preço do aluguel de salas comerciais no Rio de Janeiro, gira em torno de R$100/m²/mês. Claramente, esses valores não atendem a todos os tipos de profissionais, muito menos ao perfil do profissional que vem se consolidando nas últimas décadas, desde a era chamada de Toyotismo até a era digital em que estamos vivendo, onde esse perfil é mais flexível, polivalente, não tem medo de se empreender, de apostar em novas ideias e projetos. Ele cria tendências e é quase um nômade. Em uma pesquisa feita nas cinco regiões do Brasil em 2013 pela empresa LeadPrix, foi feita a seguinte pergunta: Se você pudesse escolher o local e formato ideal para exercer as suas atividades profissionais, qual das opções você escolheria? 59% dos brasileiros entrevistados optaram por espaços híbridos, 20.83% optaram pelo home office, 9% optaram por espaços alter-
7.50%
formato tradicional
locais alternativos
20.83%
59.17%
formato híbrido
(LeadPix - 2013)
nativos como cafeterias e co-workings e apenas 7,5% optaram pelo espaço tradicional. Em outra pesquisa constataram que 82% dos brasileiros privilegiam a flexibilidade no local e horário de trabalho. Dessa forma, temos um sistema que por não atender a todos, vem sendo reinventado pouco a pouco, como por exemplo com o surgimento dos espaços de co-working (1), que são espaços de trabalho compartilhado, onde há uma incessante troca de conhecimentos e experiências, além de preços mais acessíveis. Mas que ainda assim, representam uma relação de locação e normalmente exigem o deslocamento casa-trabalho, contribuindo para o inchaço do trânsito nas ruas.
inflexível. Depois de construídos, dificilmente eles podem ser carregados ou transportados para outro local. O outro grupo, é o dos Containers (3), que representam uma solução prática no sentido construtivo, alguma flexibilidade espacial, mas sofrem o mesmo problema deportabilidade, pois nesse caso, seria necessário um caminhão de grande porte para transportá-lo e um guindaste para içá-lo. Ou seja, mesmo tendo um sistema construtivo simples e relativamente econômico, ele traz um grau de portabilidade muito pequeno.
Outras respostas que vieram a essa demanda, foram identificadas em dois grupos: os housepods (2), que são pequenas áreas de trabalho, vendidos normalmente pela internet e construídos in-loco pela empresa. Normalmente eles trabalham com áreas mínimas e possuem uma característica de objeto estático e
(1)
(1)
(2)
(3)
// PROPOSTA Como resposta à essa realidade, é proposta uma alternativa: desafiar essa estrutura tradicional levando o espaço de trabalho para o espaço público, para o seu sítio, para a sua garagem, ou para onde couber um carro. Um espaço que possa funcionar como um escritório móvel ou um dispositivo urbano, que se adapte à diferentes realidades, como uma célula do nosso organismo.
ainda pelo design paramétrico e pela fabricação digital, que trouxeram para o projeto, o alto nível de adaptabilidade que era desejado.
O projeto consiste então, no desenvolvimento de um sistema estrutural flexível o suficiente para atingir o maior grau possível de portabilidade e facilidade de montagem, mas que possua a solidez e a estanqueidade esperadas de uma estrutura tradicional. A ideia é que todo o objeto seja montado, ao invez de construído, não necessitando do uso de ferramentas, não gerando resíduos e dependendo do menor número de pessoas para fazê-lo.
Para atender à essa demanda em uma escala global, o projeto é acessado atravéz de uma plataforma online, onde o usuário pode customizar seu FlatPack Studio, atendendo suas necessidades e chegando ao melhor resultado para o local onde será inserido. Depois de finalizada a customização, as peças são mandadas para a etapa de fabricação e entregues pelo correio.
Para isso, foi necessário entrar em uma experimentação no campo dos processos construtivos e da tecnologia dos materiais. Passando
Seu nome, FlatPack Studio, vem do resultado do seu sistema estrutural, que funciona como uma fita que se dobra, desdobra, expande e vem embalada em uma caixa, que pode ser carregada por uma ou duas pessoas.
Essa projeto, considera todo o ciclo de vida do objeto, desde a sua etapa de produção, logística, montagem e reuso dos materiais. Desde a fábrica, as peças são agrupadas em com-
customização on-line
entrega pelos correios
fabricação das peças
montagem do sistema
ponentes, módulos e meta-módulos, chegando na área de montagem, com a maioria das junções feitas, garantindo uma execução mais rápida e fácil. Seu transporte pode ser feito
Ele pode trabalhar como uma célula isolada ou em grupos, podendo ser combinada de diferentes maneiras para atender ao uso desejado.
Os materiais foram escolhidos para garantir à cada peça a melhor performance no seu uso. Dessa forma, no caso da estrutura principal, foram utilizados perfis de alumínio retangular de 30x70mm e 2mm de espessura, garantindo a resistência mecânica necessária com uma baixa densidade. Já para os fechamentos, os materiais podem variar de acordo com a customização feita e o local a ser instalado, garantindo assim o conforto necessário em qualquer parte do mundo.
A escolha do módulo de 2.5x5, vem como uma estratégia de implantação, pois dessa forma, o FlatPack Studio pode ser instalado em qualquer espaço que caiba um carro, atuando também como resposta aos espaços obsoletos de estacionamento que permeiam as nossas cidades.
O FLatPack Studio pode ser inserido em vários contextos com diferentes níveis de relação com a GRID, chegando a uma formatação totalmente OFF-GRID, com um sistema independente de captação de energia solar, de água e gestão de resíduos.
5.0
2.5
módulo vaga de carro
estratégias de uso
individual
grupo
isolado dependente
móvel
parasita OFF GRID
isolado independente
parte da GRID
público
elevável
em rede independente
// PROCESSO_EXPERIMENTAÇÃO
/ PROCESSO CONSTRUTIVO
Para atingir os níveis de flexibilidade e portabilidade desejados, foi preciso iniciar uma longa pesquisa no campo dos sistemas construtivos, buscando caminhos em soluções existentes para responder as questões que definiriam a base do sistema a ser desenvolvido.
submetidos à uma análise multicriterial, ganhando notas para diferentes critérios listados. Os critérios foram colocados em ordem hieràrquica, de acordo com a sua importância na conceituação do projeto, ganhando um peso maior nos três mais importantes.
Os sistemas analisados foram: - Strawbees, que é um brinquedo infantil suíço baseado em pequenas chaves de encaixe, que se combinam formando estruturas tridimensionais (1); - Estruturas espaciais (2), - Steel frame (3); - Sistema XYZ, que baseia a estrutura em encontros simples de 3 eixos (4); - Wood Frame; - Quador, sistema de pórticos autoportantes; - Container.
Pelos resultados, os melhores colocados foram: o sistema XYZ, as estruturas espaciais e o steel frame. Isso, porque eles representam o maior grau de sistematização (poucos elementos chave), maior nível de portabilidade (leveza e facilidade de transporte), maior facilidade combinatória e adaptabilidade (versatilidade do sistema). A partir disso, ficou claro que a resposta para a portabilidade, estava no desenvolvimento de poucos elementos chave e da escolha dos materiais que comporiam o resto do sistema.
As comparações foram baseadas em uma lógica matemática, onde os sistemas foram
(1)
(2)
(3)
(4)
CRITÉRIOS A
Critérios em ordem hierárquica
sistematização (poucos elementos chave)
Define a otimizaçao do sistema. Objetivo: um sistema definido por poucas peças chave, quanto mais versátil essa peça, melhor. B
2x
portabilidade
Objetivo: o sistema deve ser o mais portátil possível e para isso o peso do sistema influencia muito. Quanto mais leve e fácil de transportar, melhor C
adaptabilidade/ facilidade combinatória
O quão adaptável e versatil é o sistema? Ele possibilita expansões e retrações espaciais? Ele pode ser trabalhado com diferentes materiais? D
resistência / solidez
Objetivo: o sistema deve garantir a solidez necessária para a sustentação de todo o objeto e sua permanência ao ar livre e às intempéries. E
personalização / liberdade formal
1x
Objetivo: o sistema deve permitir certa liberdade formal. Pois a forma e volume serão definidos pela estrutura e devem ser o menos impeditivas possível Sistemas Critérios 1
F
facilidade montagem (construtiva) steelde frame
A
Notas
sistematização (poucos elementos chave)
Define o nível de complexidade 2 B strawbeesconstrutiva. portabilidade Objetivo: nao necessitar de mão de obra especializada, qualquer um ser capaz de montar a estrutura com uma equipe de apoio e poucas ferramentas adaptabilidade/ facilidade 3 C estrutura espacial combinatória G disponibilidade do produto no mercado 4 D xyz nodes resistência / solidez A materia prima desse sistema tem fácil acesso no Brasil? No Rio depersonalização Janeiro? É um/ liberdade 5 E personalizado para esse wood frame produto facilmente encontrado no mercado ou é um produto formal projeto? facilidade de montagem 6 F container (construtiva) disponibilidade do produto no 7 G quadror mercado
muito bom
9 a 10
bom
7a8
regular
5a6
insuficiente
3a4
mau
0a2
ANÁLISE MULTICRITERIAL
10
Sistemas B steel frame 7 strawbees 8 estrutura espacial 8 xyz nodes 9
8
D A 9 B 4 C 8 D 8
5 5
6
wood frame 5
9
E 9
6 6
10
container 3
5
F 9
7
9
quadror 8
5
G 8
1 1 2 2 3 3 4 4
A 6 9 9
C 8 6 7
Critérios E F sistematização (poucos elementos chave) 8 7 portabilidade 7 9 adaptabilidade/ facilidade combinatória 8 9 resistência / solidez 7 9 personalização / liberdade formal 9 7 facilidade de montagem 4 (construtiva) 10 disponibilidade do produto no 5 mercado 9
x =2
Notas G
9
Somatório muito bom 54 bom 50 regular 56 insuficiente 60
Média 9 a 10 7.7 7a8 7.1 5a6 8.0 3a4 8.6
9
mau 54
0a2 7.7
8
49
7.0
7
51
7.3
Média
9 7 7
x=1
A
B
C
D
E
F
G
Somatório
2.00
2.00
2.00
1.00
1.00
1.00
1.00
10.00
1
12.00
14.00
16.00
9.00
8.00
7.00
9.00
75.00
10.71
2
18.00
16.00
12.00
4.00
7.00
9.00
7.00
73.00
10.43
3
18.00
16.00
14.00
8.00
8.00
9.00
7.00
80.00
11.43
4
20.00
18.00
16.00
8.00
7.00
9.00
9.00
87.00
12.43
5
12.00
10.00
18.00
9.00
9.00
7.00
9.00
74.00
10.57
6 7
20.00 18.00
6.00 16.00
10.00 10.00
9.00 8.00
4.00 5.00
10.00 9.00
8.00 7.00
67.00 73.00
9.57 10.43
// PROCESSO_EXPERIMENTAÇÃO
/ DEPLOYABLE STRUCTURES
A análise dos sistemas construtivos direcionou o olhar para o desenvolvimento de peças chaves, que trouxessem para o sistema, uma solução de poucos encaixes e simplificasse a relação entre as partes de montagem. Além desses elementos chave, ao querer trabalhar com uma estrutura que seria inicialmente portátil e depois ganharia volume, a pesquisa se voltou também para o estudo dos movimentos expansivos, dobráveis ou no termo em inglês, deployable structures. Que começam com uma volumetria pequena e vão se expandindo, criando espaços tridimensionais e normalmente são constituidos da repetição dos mesmos elementos. Como exemplos estudados estão: os origamis, o tensegrity e enfim os sistemas pantográficos. E foi nesse sistema que a pesquisa se aprofundou mais, pois ele funciona bem na extensão retangular, no sentido do comprimen-
to que se alinha com o módulo de 2,5x5. Para compreender melhor o funcionamento desse mecanismo, foram feitos diversos testes em maquetes, que facilitaram o entendimento da relação estre as distâncias dos pontos com o tamanho da abertura máxima e os diferentes níveis de resistência e flexibilidade que cada módulo trazia, O mecanismo que se demonstrou ser mais adequado para o projeto foi o de módulo em X simples, com menos articulações e menos peças. Facilitando o movimento em conjunto de todo o sistema. ORIGAMI
DEPLOYABLE STRUCTURES
TENSEGRITY PANTOGRÁFICO
// ESTUDO INICIAL
/ MODULAÇÃO
Pensando no nível de retração da estrutura, ou seja, o quanto que a estrutura deveria se retrair para chegar a um volume portátil, foi necessário definir uma modulação que estruturasse desde as etapas de fabricação das peças até a embalagem final.
16 peças para montagem final
VS
Dentro do módulo inicial proposto de 2,5x5m, foram criados submódulos de 1m e de 50cm. Cada módulo da estrutura por exemplo pode atingir uma abertura máxima de 1m, enquanto que as peças de fechamento já seguem a modulação de 50cm. Com isso, o usuário poderia modificar o comprimento da estrutura a cada 50cm atendendo à sua necessidade espacial.
4 componentes para montagem final “Teoria da Redução: o conceito por trás do uso de conjuntos de componentes para reduzir o número de juntas na montagem final é simples: pré-conecte elementos. Se as peças podem ser divididos em grupos e esses grupos podem ser unidos posteriormente o número de articulações finais é reduzido.” (Kieran & Timberlake)
As dimensões verticais, atingem um máximo de 1.80m, que foi adotada como medida máxima para garantir a portabilidade da embalagem. No caso de fachadas maiores que 1.80m, as peças são subdivididas em parte menores.
2.50
1.25
.50 1.0
1.0 1.50 2.0 2.50 3.0 2.0
3.0
3.50 4.0 4.50 5.0 4.0
5.0
pe莽as componentes m贸dulos
meta-m贸dulos
f谩brica
transporte
montagem in-loco
// ESTUDO INICIAL
/ SISTEMA
Com todas as diretrizes alinhadas, é proposta então a base do sistema: um conjunto de pórticos conectados através de um mecanismo pantográfico, que se expande em um sentido, configurando uma volumetria extrudada. Os pórticos são formados por uma estrutura dupla de perfis retangulares, que trazem mais estabilidade para o mecanismo pantográfico e conferem flexibilidade ao projeto, ao permitir a criação de uma fachada dupla com um colchão de ar, aumentando o conforto térmico. Inicialmente, a expansão dos pórticos aconteceria através de um trilho embutido no piso elevado, que funcionaria como uma plataforma suspensa. (2)
seu tamanho e mantendo o módulo máximo vertical de 1,80. Suas conexões foram então pensadas como dobradiças, que seriam as peças chave do sistema. O estudo dessas peças passou por várias etapas. Foi necessário aprender a sua lógica de funcionamento para entender como aconteceriam as dobras do pórtico. Inicialmente, foram desenvolvidas dobradiças com sua geometria pensada a favor da gravidade, ou seja, sua forma final ia contra o movimento, garantindo que o ângulo de dobra fosse definido pela peça de encontro. (1)
O perfil do pórtico, mantendo sua forma tradicional, não facilitaria em nada a portabilidade do sistema. Dessa forma, o pórtico deveria funcionar como uma fita dobrável, diminuindo
(1) Estudo dobradiça
(3) Vista lateral com mecanismo pantográfico
(2) Pórtico inicial com piso elevável
// EVOLUÇÃO PROJETUAL
/ 1a PROPOSTA
Com o sistema definido, foi feita uma primeira porposta projetual, considerando um perfil de duas águas a 45 graus. A estrutura funciona como um pórtico dividido em duas laterais que se desdobram e se unem por uma peça superior. Seu movimento expansivo acontece através de um trilho embutido no piso elevado, e seu fechamento por painéis de policarbonato alveolar de 4cm que se encaixam e abrem junto com a estrutura. As peças já chegam como meta-módulos em caixas, facilitando o processo de montagem e otimizando o tempo.
// EVOLUÇÃO PROJETUAL
/ 1 a PROPOSTA
Perspectiva explodida
Fotos maquete
// PROJETO Seguindo na busca pelo mais alto nível de portabilidade e facilidade de montagem, o projeto seguiu em desenvolvimento até chegar nessa porposta final, que além de trazer ao sistema uma unidade maior, também otimizou o seu processo de montagem. Agora, ao invés de um pórtico dividido em duas partes, o sistema funciona como uma fita uniforme que se desdobra até formar um pórtico duplo. Estes são conectados pelo mecanismo pantográfico em todas as suas faces, permitindo a abertura das laterais, e assim, diferentes configurações de união entre as células. As dobradiças foram reformuladas, deixaram de funcionar pela geometria e ganharam um sistema de travas, que posiciona a peça no ângulo exato, como as utilizadas em escadas-plataforma. A escolha do perfil do pórtico também ganhou uma nova abordagem. Com o intuito de tornar possível a instalação desse projeto em qualquer lugar do mundo, a escolha do perfil agora é baseada em parâmetros climáticos, que através de uma análise generativa, chegam a um resultado com melhor performance para o local de instalação. Essa customização acontece em uma interface online que permite ao usuário escolher desde as características mais básicas do projeto, como medidas e número de módulos até as mais avançadas.
// PROJETO /Interface A interface online é o primeiro contato que o usuário tem com o projeto. Nela, ele pode seguir por dois caminhos: simples ou avançado, cada um com inputs e outputs diferentes. No caso do modo avançado, após colocar a informação do local de instalação, um arquivo .epw é carregado para dentro do sistema, trazendo todas as informações climáticas da cidade escolhida. Essas informações são conectadas a um plugin do Grasshopper chamado LadyBug, que fará uma leitura desses dados e jogará em um perfil parametrizado que conta com três pontos móveis que permitem a formação de diferentes perfis de telhado.
juntamente com os dados do LadyBug e os pontos parametrizados são conectados à um plugin de análise generativa chamado Galápagos, que analisa todas as possibilidades existentes e indica o melhor resultado. No final da análise, o perfil do pórtico é definido e o usuário pode escolher quantos módulos ele precisará, assim como os materiais e acessórios de arremate. Como output final, são gerados os desenhos para a fábrica e alguns dados úteis para o cliente, como: peso de cada módulo, custo, área total e número de peças.
Após isso, o usuário escolhe o critério climático do seu interesse, como por exemplo o uso de placas solares, a captação de água de chuva, o nível de insolação etc... Esses critérios caminho interno grasshopper escolhas do usuário resultados gerados
simples
avançado
escolha do tipo de pórtico
local
escolha n˚ de módulos
critérios climáticos
ladybug
galápagos
acessórios e materiais
acessórios e materiais
escolha n˚ de módulos
tipo de pórtico
total de peças, peso e custo
pedido mandado para a fábrica
pedido mandado para a fábrica
.epw file
ladybug
Pau
lo
Osaka
Lima
Egito
Sid
São
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Fr
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Gráfico representando a relação entre os critérios climáticos, as cidades e o perfil
Galápagos fazendo análisa generativa dos tipos de perfil com sua eficiência climática
// PROJETO
/ PARAMETRIZAÇÃO E ANÁLISE GENERATIVA
Os diferentes perfis gerados pelo Galรกpagos
Definition do Grasshopper
Solver do Galรกpagos
// PROJETO
/ SISTEMA
Após o perfil do pórtico ser definido, suas peças devem ser geradas. Todas seguem o mesmo sistema: uma fita composta por dois pórticos conectados por um mecanismo pantográfico, que se dobram em diversas partes e se conectam por dobradiças. Esse sistema final, permite que o usuário compre apenas 3 meta-módulos e os conecte com os X pantográficos para atingir a modulação de 2.5x5.0m. Com isso, as embalagens e o processo de montagem são otimizados.
As soluções de fechamento e acessórios, seguem a mesma proposta inicial, podendo mudar de acordo com o lugar ou a escolha do usuário. As peças de arremate como calha e cumeeira são geradas parametricamente quando o perfil é definido.
// PROJETO
/ ESTUDO DE CASO _ RIO DE JANEIRO|INSOLAÇÃO +
A implantação do sistema foi feita em um estudo de caso, considerando a cidade do Rio de Janeiro e o critério climático de insolação positiva, com o objetivo de utilizar placas solares na geração de energia para uma célula off grid. O resultado gerado pelo Galápagos foi o perfil com uma água de caimento. Suas medidas foram atualizadas e os desenhos do seu passo a passo foram gerados.
Ocupação de vagas de automóveis, trazendo vida para espaços mortos da cidade
// PROJETO
/ ESTUDO DE CASO _ RIO DE JANEIRO|INSOLAÇÃO +
corte transversal 1/25
planta baixa 1/25
// PROJETO
/ ESTUDO DE CASO _ RIO DE JANEIRO|INSOLAÇÃO +
Passo a passo da montagem :
1.90 195
7700
330
a embalagem se transforma no piso do FlatPack Studio
flatpack_rio de janeiro_insolação+
Dados estrutura por módulo (fita)
34kg
49
19.3m²
peso
qnt. peças
área de fachada
// PROJETO
/ ESTUDO DE CASO _ RIO DE JANEIRO|INSOLAÇÃO +
Combinações entre células:
Instalação em sítios e áreas verdes isoladas
// PROJETO
/ ESTUDO DE CASO _ RIO DE JANEIRO|INSOLAÇÃO +
Ocupação das praças e áreas livres para atividades coletivas
// PROJETO
/ ESTUDO DE CASO _ RIO DE JANEIRO|INSOLAÇÃO +
Interior com planta livre para diferentes usos e necessidades
/ fau_ufrj_2015-1 // trabalho final de graduação / aluna: rebeca duque estrada // orientador: gonçalo castro henriques / co-orientadores: andrés passaro e guto nóbrega