UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE

CAMILA LEONE

MODELAGEM PARAMÉTRICA: CONCEPÇÃO DE TORRES TORCIDAS E PROTEÇÕES SOLARES PARA ANÁLISE DE ILUMINAÇÃO NATURAL E RADIAÇÃO SOLAR EM EDIFÍCIO COMERCIAL NA CIDADE DE SÃO PAULO

São Paulo 2017

CAMILA LEONE

MODELAGEM PARAMÉTRICA: CONCEPÇÃO DE TORRES TORCIDAS E PROTEÇÕES SOLARES PARA ANÁLISE DE ILUMINAÇÃO NATURAL E RADIAÇÃO SOLAR EM EDIFÍCIO COMERCIAL NA CIDADE DE SÃO PAULO

Dissertação apresentada à Universidade Presbiteriana Mackenzie, como requisito parcial à obtenção do título de Mestre em Arquitetura e Urbanismo.

Orientador: Prof. Dr. Wilson Florio

São Paulo 2017

L583m Leone, Camila

Modelagem paramétrica: Concepção de torres torcidas e proteções solares para análise de iluminação natural e radiação solar em edifício comercial na cidade de São Paulo. / Camila Leone – 2017.

255 f. : il. ; 30cm.

Dissertação (Mestrado em Arquitetura e Urbanismo) - Universidade Presbiteriana Mackenzie, São Paulo, 2017. Bibliografia: f. 226-234.

1. Modelagem paramétrica. 2. Conforto ambiental. 3.Simulação computacional. 4. Iluminaçăo natural. 5. Proteçăo solar. I. Título.

CDD 720.47

Autorizo a reprodução e divulgação total ou parcial deste trabalho, por qualquer meio convencional ou eletrônico, para fins de estudo e pesquisa, desde que citada a fonte.

E-mail: [email protected]

DEDICATÓRIA

Aos meus pais Maria Cristina Fabretti Leone e Nilson Roberto Leone, À minha irmã Caroline Leone, Ao meu tio Welington Jorge Leone, À minha querida avó (in memorian) Wanda Ribeiro Leone.

AGRADECIMENTOS Ao Prof. Dr. Wilson Florio pela orientação de fundamental importância para o direcionamento da pesquisa, pelo empenho, paciência, dedicação e ensinamentos transmitidos ao longo deste trabalho. À Prof. Drª. Roberta Consentino Kronka Mülfarth pelos comentários e sugestões na banca de qualificação de mestrado que muito contribuiu para a direção a ser tomada na pesquisa e por gentilmente aceitar participar da banca final. Ao Prof Dr. Dominique Fretin por ter me recebido nas aulas de Conforto II Iluminação e Insolação como aluna de estágio docente, pela colaboração assertiva na minha banca de qualificação de mestrado com intuito de contribuir com o trabalho e por gentilmente aceitar participar da banca final. Aos Prof Dr. Adhemar Carlos Pala e Milton Vilhena Granado Júnior por ter me recebido nas aulas de Conforto I Térmica e II Iluminação e Insolação como aluna de estágio docente. À Prof. Drª Emilia Correia pelo auxilio na interpretação dos resultados referente à radiação solar. Ao Arquiteto e Mestre Rafael Peres Mateus pelas discussões dos textos sobre tecnologia na arquitetura e artigos publicados (entre outros que estão por vir), resultado de um trabalho em equipe e de troca de conhecimento. A todos os colegas da turma de mestrado que fizeram parte desta trajetória. Ao Fórum Grasshopper que permite a troca de informações entre todos os interessados pela ferramenta e colabora em aprendermos uns com os outros. Aos integrantes do Fórum, pela sabedoria em dividir conhecimento. Ao Victor Calixto, Filipe Campos, Breno Veiga, pelo auxílio às dúvidas sobre modelagem paramétrica. À minha família que sempre me deu todo suporte para enfrentar as dificuldades e aceitar os desafios. Pelo apoio incondicional, continuo incentivo e compreensão. Ao Ricardo Silveira Junior pelo companheirismo, carinho, motivação e incentivo durante esta pesquisa e pelo auxilio em relação aos gráficos. A todos que estiveram de alguma forma envolvidos e contribuíram para a realização deste trabalho, os meus mais sinceros agradecimentos.

Camila Leone

“The mind that opens to a new idea never returns to its original size.” Albert Einstein

RESUMO solares distintas com o objetivo de identificar ambientes com

melhores performances desde a fase de concepção.

O conforto ambiental é uma característica importante na edificação O desenvolvimento do trabalho se dá através da modelagem e o estudo a respeito do desempenho de projetos em arquitetura paramétrica do edifício e proteções solares, impressão digital das vem ganhando atenção e importância devido às preocupações com geometrias e avaliação por meio de simulações computacionais. questões ambientais, na qual as estratégias de projeto têm relação O estudo é direcionado para a localização e condições climáticas da direta com a otimização do ambiente, tanto em promover um local cidade de São Paulo com utilização do software Rhinoceros e seus confortável àqueles que o utilizarão, assim como redução de custos, plug-ins Grasshopper, Ladybug e Honeybee para simulação da resultando em eficiência energética. radiação solar e iluminação natural no edifício respectivamente. Entende-se por conforto em edificações, neste trabalho, as A utilização de modelagem paramétrica colabora no processo da condições adequadas de projeto que levam em consideração o busca pela forma, da variação dos parâmetros, resultando na clima local e resultem no bem-estar do ser humano. Por estar criação de não apenas um elemento, mas uma série de soluções relacionado a diversos fatores, caracteriza-se por abordar aspectos para a investigação em estudo. E as simulações auxiliam nas interdisciplinares. tomadas de decisões, possibilitando verificar alternativas para O trabalho visa analisar diferentes combinações entre percentual projeto. de aberturas em edifícios com formas não convencionais como as Através dos procedimentos e análise dos resultados das simulações, geometrias torcidas a fim de compreender o comportamento da quanto menor a torção da edificação, melhores são os resultados iluminação natural no interior do ambiente e incidência da radiação de iluminação natural no interior do ambiente. Já os resultados com solar na fachada. São efetuadas análises de soluções com proteções relação à radiação solar incidente na fachada, demonstraram que

quanto maior a torção maior a exposição à radiação solar em ABSTRACT determinados pontos da fachada e maior o auto sombreamento em The environmental comfort is one of the important features in outros. Quanto ao dimensionamento das aberturas, observou-se construction and the research concerning to architectural projects melhores resultados nas janelas que apresentavam maior altura, se is calling attention and importance due to environment concerns, comparado à largura das mesmas. which the project strategies are direct related to optimal ambience, A avaliação do edifício com relação aos itens mencionados not only regarding to a comfort place for those who will use it , but possibilita maior assertividade em relação à disposição do layout no also reducing the costs, resulting in energy efficiency. interior do ambiente, assim como, soluções de fachada com Confort in edification means in this piece of work, project suitable utilização de placas fotovoltaicas colaborando para o melhor conditions taking into consideration the local climate and resulting posicionamento das peças, resultando em ganhos de conforto ao in the human welfare. Being related to several factors is usuário e eficiência energética na edificação. characterized by approaching cross-disciplinary aspects.

This project aims to analyze different combinations of percent PALAVRAS CHAVES building opening with unconventional shapes as twisted geometries

to understand the performance of natural light in the room's Modelagem paramétrica, conforto ambiental, simulação interior and the solar incidence in the facade. The objective of solar computacional, iluminação natural, radiação solar, proteção solar. protection analyzes is to identify spaces with better performance since conception stage.

The evolution of this project will occur through building parametric The building evaluation related to the items mentioned above give modeling and solar protection, geometric digital printing and us higher assertiveness with regard to the layout disposition in the evaluation by computer simulations. room's interior, as well as, solutions of facade using photovoltaic

The study is focused on São Paulo's location and climate conditions, plates working to a better position of the parts, resulting in comfort using the software Rhinoceros and its plug-ins Grasshopper, gains to the users and energetic efficiency in the edification. Ladybug e Honeybee to simulate the solar radiation and the natural KEY WORDS light in the building. Parametric modeling, environmental comfort, simulation analysis, The use of parametric modeling contributes to the shape process, daylight, solar radiation, solar protection. parameter variations, resulting into the creation of not only one element, but also series of solutions to the study investigation. And the simulations assist in the decision-making processes, facilitating to giving alternatives to the project.

Through these procedures and result analyze simulations, the less twisted the edification, better is the natural light results in the room's interior. The results related to the solar radiation incidence in the facade, show us that the higher twisted, the higher exposure to solar radiation in specific points of the facade and it is higher the auto shading in another places. As to the opening scaling, it was observed better results in windows with bigger height compared to their width.

LISTA DE FIGURAS Figura 3.2: Configuração das aberturas estudadas ...... 131 Figura 3.3: Carta solar da cidade de São Paulo ...... 131 Figura 3.4: Temperaturas da cidade de São Paulo até o dia 21/06 Figura 1.1: Radiação Solar ...... 32 (esquerda) e após o dia 21/06 (direita) ...... 132 Figura 1.2: Linha do tempo sobre produção de vidros ...... 38 Figura 3.5: Variação da forma ...... 141 Figura 1.3: Efeito da radiação solar no vidro ...... 39 Figura 3.6: Variação da torção ...... 141 Figura 1.4: Vidro de controle solar ...... 39 Figura 3.7a: Variação das aberturas na fachada ...... 142 Figura 1.5: Instalação Bloom de Doris Kim Sung ...... 47 Figura 3.7b: Variação da porcentagem das aberturas na fachada 142 Figura 1.6: Principais Políticas de Eficiência Energética no Brasil – Figura 3.8: Máscara solar para período crítico e resultante da 1984 a 2011 ...... 72 proteção solar – Fachada Norte...... 170 Figura 1.7: Consumo de energia por setor no Brasil 1990/2012. ... 73 Figura 3.9: Insolação e período crítico - Fachada Norte ...... 171 Figura 1.8: Potencial Fotovoltaico/ Consumo Residencial no Brasil Figura 3.10: Possibilidades de proteção solar – Fachada Norte .... 172 (Ano base 2013) ...... 74 Figura 3.11: Máscara solar – Fachada Sul ...... 172 Figura 2.1: Variação dos parâmetros e modificação da forma ...... 86 Figura 3.12: Insolação e período crítico - Fachada Sul ...... 173 Figura 2.2: Painéis de revestimento da fachada ...... 87 Figura 3.13: Possibilidades de proteção solar – Fachada Sul ...... 174 Figura 2.3: Processo Form finding ...... 88 Figura 3.14: Máscara solar – Fachada Leste ...... 176 Figura 2.4: Estudo de insolação com simulação computacional ..... 89 Figura 3.15: Insolação e período crítico - Fachada Leste ...... 176 Figura 2.5: Estudo com variação da forma ...... 90 Figura 3.16: Possibilidades de proteção solar – Fachada Leste ..... 177 Figura 2.6: Algoritmo da definição da geometria ...... 91 Figura 3.17: Máscara solar para período crítico e resultante da Figura 2.7: Canton Tower - desenhos técnicos ...... 92 proteção solar – Fachada Oeste ...... 178 Figura 2.8: Sequência de estudo das torções ...... 93 Figura 3.18: Insolação e período crítico - Fachada Oeste ...... 180 Figura 2.9: De cima para baixo e esquerda para direita: 9GG-9HH, Figura 3.19: Possibilidades de proteção solar – Fachada Oeste .... 180 Absolute Tower, Citilife Milano Office Tower, Kuwait Trade Center, Figura 4.1: Radiação solar horizontal Global ao longo do ano na Lakhta Center, Roche Tower, Torre Dinâmica, Turning Torso...... 102 cidade de São Paulo ...... 203 Figura 2.10: Foto da impressão digital das formas torcidas: Twister (esquerda) e Tordo (direita) ...... 116 Figura 2.11: Esquadrias para geometria torcida ...... 117 Figura 3.1: Pavimento tipo do edifício modelo ...... 130

LISTA DE GRÁFICOS Quadro 3.1: Configuração das aberturas e proteções solares a serem estudadas ...... 136 Quadro 3.2: Variações dos algoritmos para proteção solar ...... 139 Gráfico 2.1: Relação entre uso e quantidade de edifícios torcidos110 Quadro 3.3: Algoritmo referente ao edifício modelo de estudo Gráfico 2.2: Localização dos edifícios ...... 111 (passo-a-passo) ...... 144 Gráfico 2.3: Datas de construção dos edifícios...... 112 Quadro 3.4: Algoritmo edifício base para as proteções solares Gráfico 2.4: Estratégias de proteção solar ou maximização da (passo-a-passo) ...... 147 iluminação em edifícios torcidos para obtenção de conforto ...... 113 Quadro 3.5: Algoritmo proteção solar horizontal (passo-a-passo) 150 Gráfico 2.5: Quantidade de pavimentos e altura dos edifícios ..... 114 Quadro 3.6: Algoritmo proteção solar vertical (passo-a-passo) .... 153 Quadro 3.7: Algoritmo proteção solar com painéis (passo-a-passo) ...... 155 LISTA DE QUADROS Quadro 3.8: Algoritmo proteção solar mista (passo-a-passo) ...... 158 Quadro 3.9: Algoritmo da configuração da fachada como solução da envoltória (passo-a-passo) ...... 161 Quadro 1.1: Estratégias de projetos visando maior eficiência em Quadro 3.10: Algoritmo trajetória solar (passo-a-passo) ...... 163 envoltórias de vidro em busca de conforto ...... 45 Quadro 3.11: Algoritmo radiação solar com o edifício ...... 166 Quadro 1.2: Proteção solar horizontal ...... 51 Quadro 3.12: Algoritmo iluminação natural ...... 168 Quadro 1.3: Proteção solar vertical ...... 53 Quadro 4.1: Simulação de Iluminação natural 10h 0° de torção do Quadro 1.4: Proteção solar mista ...... 55 edifício 1000 lux ...... 182 Quadro 1.5: Proteção solar com geometria torcida ...... 57 Quadro 4.2: Simulação de Iluminação natural 10h 3° de torção do Quadro 1.6: Proteção solar tipo camarão ...... 59 edifício 1000 lux ...... 183 Quadro 1.7: Proteção solar em tela/ perfurado ...... 60 Quadro 4.3: Simulação de Iluminação natural 10h 6° de torção do Quadro 1.8: Proteção solar com elemento vazado ...... 62 edifício 1000 lux ...... 184 Quadro 1.9: Proteção solar como solução de fachada ...... 64 Quadro 4.4: Simulação de Iluminação natural 10h 0° de torção do Quadro 1.10: Proteção solar mecanizada ...... 67 edifício 50 lux ...... 185 Quadro 2.1: Estudo de formas torcidas com modelagem geométrica Quadro 4.5: Simulação de Iluminação natural 10h 3° de torção do (esquerda e centro) e impressão digital (direita) ...... 100 edifício 50 lux ...... 186

Quadro 4.6: Simulação de Iluminação natural 10h 6° de torção do Quadro 4.19: Comportamentos da radiação solar na fachada edifício 50 lux ...... 187 período das 10:00h às 15:30h para 0°, 3° e 6° de torção do edifício Quadro 4.7: Simulação de Iluminação natural 10h 0° de torção do ...... 199 edifício 150 lux ...... 188 Quadro 4.20: Comportamento da radiação solar na fachada às Quadro 4.8: Simulação de Iluminação natural 10h 3° de torção do 10:00h para 0°, 3° e 6° de torção do edifício ...... 199 edifício 150 lux ...... 188 Quadro 4.21: Comportamento da radiação solar na fachada às Quadro 4.9: Simulação de Iluminação natural 10h 6° de torção do 15:30h para 0°, 3° e 6° de torção do edifício ...... 200 edifício 150 lux ...... 189 Quadro 4.22: Comportamento da radiação solar na fachada às Quadro 4.10: Simulação de Iluminação natural 15.30h 0° de torção 10:00h e às 15:30h para 3° e 6° de torção do edifício ...... 203 do edifício 1000 lux...... 190 Quadro 4.23: Iluminação natural às 10:00 e 15.30h 3° de torção do Quadro 4.11: Simulação de Iluminação natural 15.30h 3° de torção edifício 1000 lux ...... 205 do edifício 1000 lux...... 191 Quadro 4.24: Radiação solar na fachada às 10:00h e 15:30h 3° de Quadro 4.12: Simulação de Iluminação natural 15.30h 6° de torção torção do edifício ...... 206 do edifício 1000 lux...... 192 Quadro 4.25: Iluminação natural com proteção vertical às 10:00h e Quadro 4.13: Simulação de Iluminação natural 15.30h 0° de torção 15:30h 1000lux ...... 207 do edifício 50 lux ...... 193 Quadro 4.26: Radiação solar em edifício com proteção vertical às Quadro 4.14: Simulação de Iluminação natural 15.30h 3° de torção 10:00h e 15:30h ...... 208 do edifício 50 lux ...... 194 Quadro 4.27: Iluminação natural com proteção vertical e horizontal Quadro 4.15: Simulação de Iluminação natural 15.30h 6° de torção às 10:00h e 15:30h 1000lux ...... 210 do edifício 50 lux ...... 195 Quadro 4.28: Radiação solar em edifício com proteção vertical e Quadro 4.16: Simulação de Iluminação natural 15.30h 0° de torção horizontal às 10:00h e 15:30h ...... 212 do edifício 150 lux...... 196 Quadro 4.29: Iluminação natural com proteção tipo painel às Quadro 4.17: Simulação de Iluminação natural 15.30h 3° de torção 10:00h e 15:30h 1000lux ...... 214 do edifício 150 lux...... 196 Quadro 4.30: Radiação solar em edifício com proteção tipo painel às Quadro 4.18: Simulação de Iluminação natural 15.30h 6° de torção 10:00h e 15:30h ...... 215 do edifício 150 lux...... 197 Quadro 4.31: Iluminação natural em edifício com variação do peitoril às 10:00h e 15:30h 1000lux...... 217

Quadro 4.32: Radiação solar em edifício com variação do peitoril às 10:00h e 15:30h ...... 218

LISTA DE TABELAS

Tabela 1.1: Iluminância recomendada pela Norma NBR 5413 por classe de tarefas visuais ...... 36 Tabela 2.1: Levantamento de torres com geometria torcida ...... 109 Tabela 3.1: Pesquisas antecedentes envolvendo modelagem paramétrica ou simulação, como estratégia de análise e avaliação de projetos ...... 127 Tabela 3.2: Análise das temperaturas da cidade de São Paulo no período de 21/12 a 21/06 ...... 133 Tabela 3.3: Horários críticos para a cidade de São Paulo no período de 21/06 a 21/12 ...... 134 Tabela 3.4: Horários e ângulos do sol - Fachada Norte ...... 170 Tabela 3.5: Horários e ângulos do sol - Fachada Sul ...... 172 Tabela 3.6: Horários e ângulos do sol - Fachada Leste ...... 174 Tabela 3.7: Horários e ângulos do sol - Fachada Oeste ...... 178 Tabela 4.1: Radiação solar na fachada das 10:00h às 15:30h para 3° e 6° de torção do edifício...... 201

ABREVIATURAS E SIGLAS EIA Agência Internacional de energia (,

ETFE Etileno Tetraflour Etileno ABESCO Associação Brasileira das Empresas de Serviços de FS Fator solar Conservação de Energia GBC Green Building Council Brasil ABRAVA Associação Brasileira de Refrigeração, Ar condicionado, GC Generative Componentes Ventilação e Aquecimento IBA Information Based Architecture AG Geometria Arquitetural INMET Instituto Nacional de Meteorologia AIA American Institute of Architect INMETRO Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e ASHRAE American Society of Heating and Air-Conditioning - Tecnologia Sociedade Americana de Aquecimento e Ar Condicionado LABCON Laboratório de Conforto Ambiental ENGINEERS Sociedade Americana de Aquecimento, Refrigeração e PAF Percentual de abertura da fachada Ar Condicionado Engenheiros PNEE Plano Nacional de Eficiência Energética CAD Computer-Aided Design - Desenho assistido por computador PSALLI Permanent Supplementary Artificial Lighting in Interiors - CAM Manufacturing Aided Design Fabricação assistida por Iluminação suplementar permanente computador PBE Programa Brasileiro de Etiquetagem CATIA Aided Tridimensional Interactive Application PEE Programa de Eficiência Energética CESP Campanha de eletricidade de São Paulo PVB Polividrobutiral COE Código de Obras e Edificações do Município de São Paulo PNUMA Programa das Nações Unidas para o Meio Ambiente COMPET Programa Nacional de Racionalização do uso de PROCEL Programa Nacional de Conservação de Energia derivados do Petróleo e do gás Natural NURBS Non-Uniform Rational B-Splines DRG Design Robotic Group

SAHMR South Australian Health and Medical Research Institute TL Transmissão luminosa WWR window too wall ratio

SUMÁRIO

INTRODUÇÃO ...... 19 2.4 AS DIFERENTES GEOMETRIAS DO EDIFÍCIO TORCIDO E OBJETIVO ...... 19 PROTOTIPAGEM RÁPIDA ...... 99 JUSTIFICATIVA ...... 19 2.5 EDIFÍCIOS COM GEOMETRIA TORCIDA...... 101 PROBLEMÁTICA ...... 20 2.6 PROJETO DE FACHADA ...... 118 METODOLOGIA ...... 21 2.7 ORNAMENTO ...... 120 ESTRUTURA DO TRABALHO ...... 23 CAPÍTULO 3 – PROCEDIMENTO METODOLOGICO DE INVESTIGAÇÃO ...... 124 CAPÍTULO 1 – ESTRATÉGIAS E CONCEITOS EM CONFORTO ...... 25 3.1 REFERÊNCIAS DE PESQUISAS ANTERIORES ...... 124 1.1 CONFORTO EM ARQUITETURA ...... 25 3.2 DELIMITAÇÕES DA PESQUISA E CARACTERÍSTICAS DO LOCAL 1.2 INSOLAÇÃO, ILUMINAÇÃO E ARQUITETURA BIOCLIMÁTICA . 29 DE ESTUDO ...... 127 1.3 VIDROS E ENVOLTÓRIAS ...... 37 3.3 CRITÉRIOS PARA ANÁLISE DE CONFORTO ...... 129 1.4 PROTEÇÕES SOLARES ...... 48 3.4 EXPERIMENTOS ...... 134 1.5 ENERGIA E CONSUMO ENERGÉTICO ...... 69 3.4.1 ESTUDOS COM MODELAGEM PARAMÉTRICA E DEFINIÇÃO 1.6 FONTES REFERENTES AOS QUADROS ...... 75 DAS GEOMETRIAS PARA ANÁLISE ...... 140 CAPÍTULO 2 – TECNOLOGIA DIGITAL ...... 78 3.6 - FERRAMENTAS DE SIMULAÇÃO ...... 164 2.1 TECNOLOGIA DIGITAL ...... 78 3.6.1 PLUG-IN LADYBUG ...... 165 2.2 E MODELAGEM PARAMÉTRICA E ALGORITMOS APLICADOS 3.6.3 PLUG-IN HONEYBEE ...... 167 AO PROJETO ARQUITETÔNICO ...... 80 3.7 – ESTUDO DE PROTEÇÃO DAS FACHADAS ...... 169 2.2.1 EXEMPLOS DE PROJETOS PARAMÉTRICOS ...... 85 CAPÍTULO 4 – RESULTADOS OBTIDOS E DISCUSSÃO ...... 181 2.3 SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL: CONCEITOS E DEFINIÇÕES . 94

4.1 SIMULAÇÃO DOS EXPERIMENTOS E ANÁLISE DOS 5.1 SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS ...... 225 RESULTADOS: TIPOS DE ABERTURA ...... 181 REFERÊNCIAS ...... 226 4.2 SIMULAÇÃO DOS EXPERIMENTOS E ANÁLISE DOS GLOSSÁRIO ...... 235 RESULTADOS: PROTEÇÃO SOLAR ...... 204 APÊNDICE ...... 237 4.1 DISCUSSÃO ...... 219 CAPÍTULO 5 - CONSIDERAÇÕES FINAIS ...... 223

INTRODUÇÃO JUSTIFICATIVA

OBJETIVO A relevância da pesquisa está na contribuição da aplicação da modelagem paramétrica e ferramentas de simulação como O objetivo da pesquisa é avaliar a iluminação natural e o instrumentos para alcançar estratégias projetuais otimizadas e que desempenho térmico de um edifício modelo com geometria não valorizem o projeto. ortogonal a fim de identificar diferentes configurações de Pesquisas anteriores investigaram edifícios com geometria regular, geometrias de proteção solar com intuito de alcançar melhores ortogonal, com pavimentos-tipo que se repetem na vertical. Na resultados no desempenho do edifício e melhor qualidade aos presente investigação o objetivo é estudar diferentes soluções de usuários da edificação. projeto para edifícios não ortogonais, cujos pavimentos são Seus objetivos específicos são: voltados a diferentes quadrantes. Além disso, são investigadas

1. Estudar a relação entre forma retilínea e torcida quanto ao configurações variadas de proteção solar, assim como dimensões percentual de abertura da fachada e proteção solar; de aberturas a fim de alcançar melhor performance. 2. Descrever as principais características e contribuições da Outras pesquisas com relação à iluminação natural, térmica e Modelagem Paramétrica como ferramenta computacional; modelagem paramétrica foram realizadas, porém há uma lacuna 3. Investigar as variações paramétricas como meio de em estudos sobre investigação de edificações com geometrias exploração de diferentes configurações geométricas; torcidas e a não repetição dos elementos em todos os pavimentos 4. Comparação entre a geometria retilínea e curvilínea, através como um pavimento tipo. da modelagem e das simulações. A geometria não ortogonal é entendida de acordo com a

classificação de twister e tordos. Twister são superfícies 19 paraboloides hiperbólicas que possuem repetição e rotação em proteções solares com soluções distintas quanto à forma, torno de um eixo, enquanto que tordos são superfícies comprimento, largura, espessura, geometria e espaçamento entre paraboloides hiperbólicas que se ligam a uma estrutura ortogonal. seus elementos.

(VOLLERS, 2001) A simulação computacional é aplicada para estudo da relação entre A escolha pela forma não ortogonal do edifício é uma aproximação as dimensões de aberturas (janelas) e proteções para análise de às concepções contemporâneas de edificações que propõem desempenho térmico e lumínico com o propósito de compreender projetos com formas inusitadas e orgânicas, que tem sido frequente a variação dos parâmetros do ambiente para alcançar melhorias a nos últimos anos. partir dos resultados obtidos. A ideia da utilização de tecnologias

A pesquisa adota a modelagem paramétrica para desenvolvimento digitais é permitir a avaliação do objeto de estudo desde a fase de dos elementos (edifício e proteções solares). Após a definição concepção do projeto. geométrica, tal edifício é investigado por meio de programas O estudo é realizado para a cidade de São Paulo, situado na latitude gráficos que simulam a iluminação natural no ambiente interno e o 23º30’ sul e clima subtropical úmido de altitude. desempenho térmico da radiação solar incidente na fachada da PROBLEMÁTICA edificação. Para isso, são avaliadas diferentes configurações de geometrias de proteções solares e diferentes percentuais de A porcentagem da abertura da fachada estabelece a área que será aberturas na fachada, a fim de identificar estratégias de projeto que iluminada através da abóboda celeste e consequentemente, a apresentem melhor performance, resultando em ambientes inserção dos raios solares no interior do ambiente que resultam na confortáveis e energeticamente mais eficientes. absorção de calor. Enquanto por um lado, a iluminação é uma característica desejada para realização das atividades internas, a O percentual de abertura da fachada (PAF) é configurado de maneira que suas dimensões sejam variáveis. E o sistema de 20 tendência é evitar o calor através de mecanismos como, vidros de Dessa maneira, está intrínseca a investigação a respeito do porquê alta performance e proteções solares. da quantidade de edifícios torcidos e se há uma relação funcional,

É justamente para o conhecimento do comportamento da qualitativa do ponto de vista do conforto, ou apenas estética. iluminação natural e radiação solar através da relação entre Não faz parte desta investigação, estudo sobre aspectos aberturas e proteções solares, e pela busca de soluções otimizadas psicológicos e conforto visual em decorrência do uso de proteções para arquitetura, que contribuam para um ambiente confortável, solares. resultante no bem-estar dos usuários e redução dos gastos com METODOLOGIA iluminação artificial e ar condicionado, que esta pesquisa é proposta. A seguir foram enumeradas as etapas que balizarão a realização da Com isso, faz-se necessárias pesquisas que contribuam para estudo pesquisa. da edificação e da fachada como meio de maximizar a iluminação 1ª. Etapa: Levantamento bibliográfico natural e minimizar a radiação solar no ambiente. 2ª. Etapa: Leitura programada dos textos e fichamento dos O grande número de edifícios torcidos que tem sido construído ou mesmos. proposto em projetos, tem chamado atenção. Em vista das 3ª. Etapa: Identificação dos conceitos básicos norteadores da pesquisas anteriores, destinadas ao assunto proposto, terem como pesquisa. objeto de estudo edificações retilíneas e com pavimentos tipo, busca-se compreender as diferenças em relação a uma geometria 4ª. Etapa: Estudo de caso de diferentes configurações geométricas na qual o pavimento não possui as paredes ortogonais às lajes do de edifícios curvilíneos de dupla curvatura na arquitetura piso, e que cada andar possui características especificas. contemporânea. Elaboração de um texto parcial.

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5ª. Etapa: Modelagem paramétrica de edifícios curvilíneos de dupla etapa anterior para a obtenção das variações paramétricas dos curvatura a partir da definição de um conjunto de parâmetros. vários tipos de proteção solar. Elaboração de um texto parcial.

Elaboração de um texto parcial. 12ª. Etapa: Combinações entre os parâmetros estabelecidos nas 6ª. Etapa: Planejamento do algoritmo, e encadeamento dos etapas anteriores para a obtenção das variações paramétricas do parâmetros, relativo a diferentes tipos de aberturas para os edifício, das aberturas, dos caixilhos e das proteções solares. edifícios curvilíneos estudados na etapa anterior. Elaboração de um texto parcial.

7ª. Etapa: Combinações entre os parâmetros estabelecidos na 13ª. Etapa: Aprendizado e aplicação do plug-in Ladybug e Honeybee etapa anterior para a obtenção das variações das configurações das para Rhinoceros. aberturas. Elaboração de um texto parcial. 14ª. Etapa: Definição dos parâmetros no Ladybug e Honeybee para 8ª. Etapa: Planejamento e definição dos parâmetros relativos aos a devida simulação de conforto térmico e iluminação tipos de caixilho. respectivamente.

9ª. Etapa: Combinações entre os parâmetros estabelecidos na 15ª. Etapa: Simulações da iluminação de acordo com as variações etapa anterior para a obtenção das variações paramétricas dos paramétricas do edifício, das aberturas, dos caixilhos e das caixilhos. Elaboração de um texto parcial. proteções solares. Elaboração de um texto parcial.

10ª. Etapa: Planejamento e definição dos parâmetros relativos ao 16ª. Etapa: Geração de imagens dos principais tipos de situações algoritmo dos vários tipos de proteção solar (horizontal, vertical, identificados. mista e painéis). 17ª. Etapa: Análise dos resultados obtidos. Elaboração de um texto 11ª. Etapa: Combinações entre os parâmetros estabelecidos na parcial.

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18ª. Etapa: Discussão sobre os resultados obtidos. Elaboração de energética e consumo de energia, fatores que estão diretamente um texto parcial. correlacionados às práticas projetuais em arquitetura.

19ª. Etapa: Elaboração do texto final. No capítulo 2 são apresentadas definições sobre modelagem paramétrica, discussões sobre o processo de projeto na atualidade, 20ª. Etapa: Revisões, correções e complementações do texto final. principalmente sobre o impacto das novas tecnologias, e a 21ª. Etapa: Diagramação final do trabalho. colaboração do uso de ferramentas computacionais para análises e Devido à variação do clima ao longo do ano, de acordo com as tomadas de decisões no que diz respeito à iluminação natural e estações, a edificação será estudada nos períodos de solstícios e térmica em uma edificação. equinócios, por apresentarem características distintas. Será A pesquisa apresenta um levantamento de obras existentes, em analisado o desempenho da edificação de acordo com o construção e projetos ao redor do mundo que possuem geometria posicionamento do edifício com relação às trajetórias do sol. torcida e análises de alguns tipos de torção com materialidade através da prototipagem rápida. ESTRUTURA DO TRABALHO No capítulo 3 são desenvolvidas abordagens quanto aos softwares No capítulo 1 são apresentados os conceitos referentes ao conforto utilizados, justificativa da sua utilização, entendimento de seu em edificações, explorando questões como proteções solares, funcionamento e sua devida aplicação aos objetos da pesquisa. São sendo elas vidros, quebra-sol, persianas etc. e expostos exemplos realizadas as simulações computacionais e suas respectivas dessas configurações. combinações. São abordadas as estratégias de aproveitamento dos fatores O capitulo 4 demonstra as discussões a respeito dos resultados das naturais na edificação, como técnicas bioclimáticas e a ênfase da simulações, e os questionamentos a respeito do tema. importância dessas questões a partir de dados quanto a crise

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O capítulo 5 apresenta as considerações finais e apontamentos para Grasshopper, em que são realizados os ensaios de energia (radiação futuros trabalhos. solar) e iluminação natural, seguindo os critérios estipulados pelas Para desenvolvimento do trabalho, as etapas envolvidas são: normas e desempenho ABNT NBR 15220-1 (2005), ABNT NBR Inicialmente a pesquisa é desenvolvida a partir do levantamento de ISO/CIE 8995-1 (2013) e ABNT NBR 15215-1 (2005). dissertações, teses, artigos, periódicos e normas técnicas As normas são consultadas, de modo a embasar e balizar os pertinentes ao estudo. A importância da revisão bibliográfica se parâmetros e inputs do software, consequentemente, identificar se expressa a partir do conhecimento de ferramentas de simulação de o edifício possui bons resultados quanto aos itens estudados. desempenho e na identificação de linhas de pesquisas e estudos A partir da análise dos resultados, é avaliada a necessidade de semelhantes. modificações ou intervenções nos projetos de maneira a otimizar os Para embasamento sobre o uso das novas tecnologias digitais, são índices de conforto e assim, propor alterações no projeto. realizadas revisões bibliográficas sobre a utilização de softwares As etapas da definição do algoritmo até as análises das simulações paramétricos como ferramenta para análises de projetos em ocorrem através dos estudos dos conceitos de parametrização arquitetura, a fim de apontar a importância desse recurso na aplicada à arquitetura, estudo de diferentes tipos de edifícios concepção de edifícios e de simulações digitais na torcidos, modelagem de geometrias distintas de superfícies contemporaneidade. curvilíneas, seguida pelas definições dos parâmetros referente às O trabalho é realizado a partir da modelagem paramétrica de um aberturas, proteção solar, combinações dentre as soluções, e por edifício com geometria torcida que servirá como modelo para o fim, simulações e análises. estudo. As ferramentas utilizadas serão o Grasshopper, plug-in para o programa Rhinoceros da McNeel, no qual é desenvolvido um edifício modelo, e os plug-ins Ladybug e Honeybee para

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CAPÍTULO 1 – ESTRATÉGIAS E CONCEITOS EM CONFORTO iluminação natural. Permitiram dimensões maiores do ambiente interno, tornando as áreas mais internas à edificação, mais escuras. 1.1 CONFORTO EM ARQUITETURA (SCHMID, 2005)

O conhecimento a respeito do desempenho energético avançou “O conforto disputa com a arte o poder de satisfazer as pessoas. ” quanto às soluções de isolamento térmico e ventilação. Por outro (SCHMID, 2005) lado, adaptações quanto a clima local, foram se tornando questões secundárias. (SCHMID, 2005) A palavra conforto deriva do termo latino “confortare”, que significa fortificar, consolar, em outro contexto, foi aplicada com São poucos os edifícios contemporâneos que são capazes significado de prosperidade “confortable fortune”, depois em passivamente de prover conforto ambiental a aqueles que irão contexto psico-espiritual, e por fim integrada ao contexto utiliza-lo. Dessa maneira, a necessidade por uma arquitetura ambiental. (SCHMID, 2005) independente de energias mecânicas como o ar condicionado é um desafio para arquitetos brasileiros. (CORBELLA; YANNAS, 2003) O conceito de conforto nem sempre fez parte da concepção e preocupação com ambientes construídos. Até o final do século Segundo Corbella e Yannas (2003) o período entre 1920 e 1950 se XVIII, não era aplicado à edificação e ao longo do século XIX passou caracterizou por projetos que haviam preocupações com relação ao a ser utilizado, tendo início na Europa. Já no século XX, o meio ambiente, porém a partir da década de 60 os edifícios movimento moderno encarava essa questão como algo impróprio. comerciais tiveram a necessidade da utilização de ar condicionado (SCHMID, 2005) para atingir níveis satisfatórios de conforto a seus usuários. Essas mudanças na arquitetura originaram-se de um padrão globalizado No movimento moderno, as plantas livres, permitiram maiores cujo edifício era totalmente envidraçado, não considerando, aberturas nas fachadas, porém não significou melhor uso da portanto, o clima no qual estariam inseridos. 25

Após a II Guerra Mundial, o impulso pela tecnologia e expansão de O conforto térmico é definido pela American Society of heating, técnicas de construção associados aos baixos custos de energia refrigerating and air condicioning engineers, ASHRAE (Sociedade contribuíram para que questões ligadas ao consumo energético de Americana de Aquecimento e Ar Condicionado) como uma edificação fossem ao passar dos anos, atribuindo as soluções intrinsecamente relacionado à sensação de conforto devido ao de projeto aos engenheiros através da necessidade de estudos equilíbrio termo fisiológico do corpo humano. Representa a complementares a fim de atingir um ambiente mais agradável por interação de variáveis ambientais como temperatura do ar, meios mecânicos. O primeiro marco que despertou a necessidade temperatura radiante média, umidade e velocidade do ar, com as de diminuição dos gastos com energia foi a crise do petróleo em variáveis pessoais que são representadas pela taxa metabólica e 1973, que impulsionou o uso de energia solar na edificação e vestuário. (MONTEIRO, BITTENCOURT, YANNAS, 2015) consequentemente, foi renascendo uma arquitetura preocupada A ASHRAE já reconhece o valor da ventilação natural em edifícios de com as questões ambientais com adequação ao clima local. escritórios como forma de criar ambientes térmicos aceitáveis à (CORBELLA; YANNAS, 2003) produtividade. (MONTEIRO, BITTENCOURT, YANNAS, 2015) A Atualmente existem vários locais de estudos (nacionais e exploração da ventilação natural na edificação denota uma internacionais) que inter-relacionam os conhecimentos climáticos mudança na noção de conforto ambiental.

às práticas projetuais em arquitetura. É neste contexto que a Alguns estudiosos apontam que ocupantes de edifícios que presente pesquisa visa colaborar. possuem climatização mecânica se habituam, com maior Os elementos que balizam as condições quanto ao conforto em um dificuldade, à homogeneidade da temperatura do ar, se comparado ambiente são o desempenho térmico, acústico, lumínico, qualidade aos ocupantes de edifícios cuja ventilação é natural, pois do ar, entre outros. desenvolvem habilidades de maior variabilidade climática e diversidade térmica quanto à amplitude de temperatura e 26 velocidade do ar. É importante que o edifício ofereça flexibilidade exemplo, fachadas com aberturas controláveis, proteções solares às variações climáticas viabilizando a adaptação do usuário, flexíveis e ajustáveis, varandas, terraços, pátios, átrios, etc. possibilitando que os ocupantes possam controlar os níveis de (LAMBERTS et al., 2015). Resultando em uma arquitetura que temperatura no interior do ambiente, como por exemplo, caracteriza harmonia entre a estética, funcionalidade e os fatores autonomia com relação à abertura das janelas, que colaboram com climáticos e ambientais. a economia de energia e maior satisfação dos usuários. A relação de conforto em um ambiente em regiões tropicais está (MONTEIRO, BITTENCOURT, YANNAS, 2015). Sendo assim, a maior relacionada com a radiação, portanto, o controle da radiação é a ou menor tolerância do usuário às mudanças climáticas está maneira mais eficiente de se conseguir um ambiente confortável. relacionada ao grau de adaptabilidade dado ao mesmo. Como forma de garantir o acesso ao sol ou para o controle de (GONÇALVES; CAVALERI, 2015) acesso da radiação solar, tem-se os conceitos de envelope solar, O ser humano tem o potencial de se adequar ao clima e às que representa o maior volume que um edifício pode ocupar sem variações climáticas, seja com relação às suas vestimentas, ou causar sombreamentos indesejados nas edificações vizinhas, e o através de modificações e adequações dos ambientes no qual shadow umbrela, estratégia na qual se usa o desenho urbano para frequenta. (FROTA, 2004) sombrear ambientes, evitando o aquecimento das superfícies. O conceito de adaptação em arquitetura passa pela ideia do usuário (DUARTE, 2015) ter a possibilidade de conduzir o controle de diversos fatores e As estratégias de projeto relacionadas ao conforto devem ser equipamentos para proporcionar um ambiente confortável. Por específicas para cada tipo de clima. “Enquanto sombras e ventos isso, propor um edifício com desempenho ambiental significa são favoráveis para o conforto térmico em lugares de clima quente facilitar a comunicação entre ambientes internos e externos, e úmido, os mesmos efeitos são desfavoráveis nos climas mais frios. através de espaços e componentes de transição, como por ” (GONÇALVES; MELLO; MIANA, ROSA, 2015 p. 190) 27

Proporcionar ambientes confortáveis às pessoas significa considerar pois a claridade tende a diminuir rapidamente conforme o o clima urbano, e, portanto, o meio no qual o edifício será afastamento da abertura. (MASCARÓ, 1991) implantado. O desempenho dos edifícios, assim como o conforto Por outro lado, os fatores que causam desconforto aos ocupantes para os ocupantes dependem das variáveis do clima a que ambos em um edifício são a iluminância excessiva provindas da abóbada estão expostos. (DUARTE, 2015) celeste e da luz solar direta. (MASCARÓ, 1991)

Assim como a satisfação atingida pelos ocupantes, o controle das Deve-se evitar o desconforto térmico causado pela exposição direta condições ambientais alcançadas devido à possibilidade de da luz do sol nos ambientes de trabalho, evitando que a radiação manipulação de ajustes de iluminação, insolação, ventilação, direta incida sobre os trabalhadores e ou nas superfícies do seu aberturas e sombreamento agem de modo a favorecer o campo de visão. (ABNT NBR 8995-1, 2013) desempenho energético do edifício bem como condições de A iluminação artificial é, quando bem empregada, um apoio conforto. fundamental à natural. (ABNT NBR 8995-1, 2013). Quando As avaliações quanto ao desempenho luminoso e térmico podem adequada a ambientes de trabalho, vai além de fornecer apropriada ser aferidas através de fatores como percentual de temperatura, visualização das tarefas, colabora para que possam ser realizadas umidade, movimento do ar, insolação, sombreamento e níveis de com conforto e bem-estar. (DIAS, SCARAZZATO, MOSCHIM, iluminação. (GONÇALVES; MOURA; KUNIOCHI, 2015) BARBOSA, 2014)

As aberturas na fachada proporcionam contato visual com o meio Eficiência energética é entendida como a relação entre a externo e possuem grande importância já que colaboram para a “quantidade de energia final utilizada de um bem produzido ou satisfação e rendimento dos funcionários. (COTTA; VIEIRA, 2015). serviço realizado. ” (EPE, 2010). As referências para projetos Além disso, permitem a incidência de iluminação natural ao meio visando eficiência energética foram estabelecidas através de interno, que é adequado para as áreas situadas próximas às janelas, 28 normas. Em 2005 foi aprovada a NBR 15.220 com diretrizes de 1.2 INSOLAÇÃO, ILUMINAÇÃO E ARQUITETURA BIOCLIMÁTICA desempenho térmico, indicando o zoneamento bioclimático e O projeto arquitetônico primeiramente é criado para abrigar apresentando recomendações de projetos em consideração às pessoas, e nesse sentido, soluções projetuais que levem em conta diferenças presentes em cada zona climática. (ABNT, NBR 15.220, as necessidades físicas de seus ocupantes devem representar o fio 2005) condutor em busca da satisfação particular do ser humano, em Em 2008, foi aprovada a ABNT NBR 15.575-1, voltada para edifícios, nas diferentes condições climáticas, sociais ou ambientais. edificações residenciais de até cinco pavimentos. Estabelece E têm por finalidade prover boas condições quanto à demanda critérios sobre o desempenho térmico, acústico, luminoso e de energética provinda da climatização e iluminação artificial, assim segurança ao fogo. (ABNR NBR 15.575-1, 2013). Porém como não como considerações com relação às influencias do clima, podendo há normatizações com caráter de desempenho que se aplique a contribuir com a minimização do consumo de energia das outras áreas, essa norma pode ser adotada como referência. edificações. As normatizações visam incentivar, balizar o desenvolvimento Vários fatores afetam o nível de energia solar que atinge a tecnológico e orientar a avaliação da eficiência das estratégias a superfície da Terra, tais como, as nuvens, latitude, longitude, serem utilizadas nas edificações a fim de promover redução do orientação e inclinação da superfície. consumo de energia, melhoria do conforto visual e bem-estar dos A localização geográfica de uma região determina a distância que os ocupantes. Para avaliação do nível de eficiência em edificações raios oblíquos de sol percorrem através da atmosfera, determinam, existem duas etiquetas: uma voltada para o projeto e outra para a portanto, a duração do dia e da noite ao longo do ano. Devido à construção. posição da incidência dos raios solares com relação à latitude, os

dias são mais longos em alguns períodos do ano. Esse fator resulta

29 em altas temperaturas, abundante iluminação natural e céu, fornecem tanto a iluminação direta, quanto difusa através da consequente armazenamento de calor na superfície nos trópicos. abóbada celeste. E os edifícios recebem radiação solar direta, (MASCARÓ, 1983) refletida ou difusa em sua envoltória. (FRETIN, 2013)

“O maior ou menor aquecimento de um determinado ponto da O Sol é a fonte primária de energia. Porém “do ponto de vista da superfície da Terra depende primeiramente das condições iluminação natural, a fonte de luz diurna considerada para o projeto geométricas de exposição à radiação solar. ” (FROTA, 2004) é a da abóboda celeste, pois a luz solar direta é considerada Depende da latitude, que determina os ângulos de incidência do sol excessiva. ” O sol é uma fonte de luz pontual, enquanto que a e o período de permanência do sol acima do horizonte do lugar. abóboda celeste possui grande área visível e pouca iluminância e (FROTA, 2004; FRETIN, 2013) pode ser classificada como clara, parcialmente encoberta e

A disponibilidade de luz natural é determinada através da encoberta. (LABCON, 2009 b) quantidade de radiação solar (luminosa) nas quatro estações. As A luz é, portanto, vista pelo observador de forma direta ou regiões que recebem os raios solares com grande angulação em refletida, podendo ser: luz de sol ou luz de céu. A iluminação relação à superfície da Terra, na maior parte do ano, são quentes e natural refere-se ao fator de céu, ou seja, a luz de céu disponível luminosas. Já aquelas que contêm pequeno ângulo de incidência para o lugar a ser estudo, já a insolação condiz ao fator de sol, ou durante curtos períodos, são frias e escuras. (MASCARÓ, 1983) seja, a radiação solar incidente sobre o projeto. (LABCON, 2009 b)

É denominada luz natural àquela proveniente do sol, seja em forma O estudo para o aproveitamento da iluminação natural está direta, ou seja, através dos raios solares, ou indiretos, aquela relacionado aos estudos geométricos da insolação, que podem ser denominada difusa devido à reflexão da atmosfera. A luz verificadas com o uso das cartas solares. Muitas obras de proveniente de edificações, vegetação e outros objetos são arquitetura demonstram a utilização desses estudos, por exemplo, denominados luz refletida. (MASCARÓ, 1983). Portanto, o sol e o quando a intenção é a incidência de raios solares em certos 30 períodos do ano, ou horários do dia em determinado local no Noções climáticas, caraterísticas do sistema solar, e influências das interior dos ambientes. A fim de serem tomadas decisões corretas condições naturais são essenciais na formação do profissional que nas diversas condicionantes que envolvem o projeto, é importante trabalha com a criação de espaços, seja para casas isoladas ou na aplicar conhecimentos quanto a geometria da insolação e o clima escala da cidade. Sem o uso desses conhecimentos em projetos de local. (FROTA, 2004) arquitetura, o aumento da utilização de aparelhos elétricos de

Os fatores climáticos representam condições relevantes para condicionamento de ar e fachadas envoltas com vidros de maneira projeto e construção. O fato de considerar as condicionantes do exagerada, têm se tornado cada vez mais essencial. clima para desenvolvimento de partidos arquitetônicos torna-se A investigação do trabalho está inserida em clima tropical, cuja necessária ao observarmos a evolução do consumo de energia em característica são regiões, na qual o céu possui abundante relação à sua disponibilidade e valor. (MASCARÓ, 1991) iluminação e por consequência as aberturas das edificações não necessitam de grandes vãos. Em contrapartida aos edifícios O clima é composto por fatores estáticos e dinâmicos, sendo os estáticos representados pela posição geográfica e relevo, e os europeus e norte-americanos em razão de um céu pouco luminoso, dinâmicos pela temperatura, umidade, movimento do ar e necessitam de aberturas maiores, com a finalidade de aproveitar radiação. (MASCARÓ, 1991) maior radiação solar. Em função dessas diferenças com relação à localização do edifício, torna-se claro que muitas vezes importamos A arquitetura está intrinsecamente ligada às condições climáticas e, soluções projetuais de outros países, porém, o desemprenho do portanto, pode apresentar melhor ou pior desempenho no que edifício não atinge a mesma qualidade devido às diferenças tange às estratégias de projeto para viabilidade do conforto. Cada climáticas. (CORBELLA; YANNAS, 2003) tipo de clima contém particularidades específicas. E nesse sentido, as diferentes características do clima estabelecem partidos A energia solar varia entre ondas curtas (ultravioleta) e ondas arquitetônicos distintos. longas (infravermelho), sendo que toda energia radiante produz 31 calor quando absorvida, causando evaporação, convecção, A energia solar é uma fonte de iluminação e calor vantajosa às condução de calor, radiação, reflexão entre outros. Por essa razão a edificações e aos sistemas fotovoltaicos, pois além de fornecerem luz solar direta não é adequada para a iluminação natural, sendo energia limpa, não emitem CO2, porém, ainda são incapazes de sua presença habitual nos trópicos e entorno. (MASCARÓ, 1983) alimentar grandes equipamentos mecânicos. (ROAF, CRICHTON,

Considera-se que a radiação solar é composta de 3% de ultravioleta, NICOL, 2009). Sistemas de captação de energia solar, muitas vezes 55% infravermelho e 42% radiação visível (OLIVEIRA, 2016). (Figura são incorporados na própria pele do edifício, reduzindo custos de 1.1) E o calor solar é principalmente causado pela radiação do instalação. infravermelho e visível. No quarto relatório realizado pelo Painel Internacional de

Mudanças Climáticas, o setor de edificações foi identificado como líder mundial em emissão de CO2, no entanto é caracterizado o setor com grande potencial de redução de emissões em função das estratégias projetuais, avanços tecnológicos e comportamento dos usuários. (GONÇALVES, 2015)

Os primeiros edifícios de escritórios que tentaram implementar os condicionadores de ar foram no Reino Unido e nos Estados Unidos na década de 1890, tornando-se mais comuns na década de 1930 em edifícios norte-americanos. Na década de 1940 os melhores hotéis norte-americanos passaram a utilizar o ar condicionado. Esse Figura 1.1: Radiação Solar Fonte: OLIVEIRA, 2016 mecanismo, fez com que de certa maneira, os projetos de edifícios, estivessem desassociados das condições climáticas externas. (ROAF, 32

CRICHTON, NICOL, 2009). E em muitos casos a arquitetura refletiu o e alimentados por energias limpas e renováveis, projetar uso dessa tecnologia de maneira a modificar estratégias de projeto edificações que apresentem baixos ganhos térmicos com grande que utilizavam técnicas passivas de conforto, uma vez que os massa térmica e que possam gerar baixas taxas de calor. (ROAF, equipamentos de condicionamento de ar, por si só, respondiam de CRICHTON, NICOL, 2009) maneira eficiente às necessidades com relação ao clima. Quando a intenção é a redução de energia de um edifício é As edificações se desenvolveram em direção a grandes desperdícios necessário reduzir a dependência dos sistemas mecânicos seja para de energia, uma vez que já na década de 1950 o “edifício moderno” iluminação artificial ou controle da temperatura. Dessa maneira, apresentava sérios problemas de projeto, inclusive a criação de quanto maior a disponibilidade de iluminação natural, menor condições internas desconfortáveis que obrigavam o uso do utilização de energia elétrica, e quanto melhor a qualidade do ar, condicionamento de ar. (ROAF, CRICHTON, NICOL, 2009) menor a dependência de condicionamento do ar. A estratégia em otimizar a energia passiva em projeto resulta em um ganho Edificações leves, finas, e excessivamente envidraçadas representam um problema na atualidade, sendo que o econômico bem como o bem-estar. (LYNCH, 2015) condicionamento de ar não será a solução para todos os problemas. “A iluminação natural reflete em um aumento de até 40% na Além disso, “a qualidade do ar interno pode ser pior nas edificações produtividade, a ventilação natural, em um aumento de até 18%; e climatizadas mecanicamente do que naquelas com ventilação o controle localizado das condições térmicas, em um aumento de natural. ” (ROAF, CRICHTON, NICOL, 2009, p. 250) até 37%”, situação que demonstra os benefícios da adoção de

Maneiras de minimizar os aspectos negativos da utilização dos critérios passivos, que vão além do retorno financeiro. LOFTNESS; equipamentos mecânicos seriam utiliza-los apenas nos períodos HARTKOPF; GURTEKIN (2003 apud BODE, TUBERTINI E GONÇALVES, mais quentes do ano, evitando o uso da refrigeração sempre que as 2015, p. 575). Embora sejam reconhecidos os benefícios da luz na condições naturais forem viáveis. Utilizar aparelhos mais eficientes saúde, ainda há muito a ser estudado e aprendido a respeito de 33 seus efeitos principalmente para o sistema visual. (DIAS, mais altas as edificações, maiores os ventos e as pressões exercidas. SCARAZZATO, MOSCHIM, BARBOSA, 2014) ” (ROAF, CRICHTON, NICOL, 2009, p.267). Nesse sentido edifícios

Projetar edificações com técnicas passivas de conforto aos usuários altos carregam o grande potencial de utilização de aero geradores requer conhecimento. Os conflitos em um projeto não estão apenas como meio de gerar energia. Os piores impactos climáticos em entre condicionantes ambientais, funcionais, estéticos, econômicos, edifícios altos estão relacionados aos ventos, dado que conforme a muitas vezes residem nos conhecimentos teóricos, havendo uma altitude a velocidade dos ventos aumenta, e assim, maior será a interligação direta entre resultantes de estratégias entre diferença de pressão entre a base e topo do edifício, elevando desempenho da térmica, iluminação, ventilação, acústica entre gradualmente as pressões do ar sobre as fachadas. (ROAF, outros. Aberturas grandes nas fachadas colaboram para uma boa CRICHTON, NICOL, 2009, p.275) Apesar da dificuldade da iluminação, porém podem prejudicar aspectos térmicos. Proteções construtibilidade de proteções em edifícios arranha-céu, o solares quando má dimensionada pode prejudicar a iluminação desenvolvimento de técnicas e tecnologia aplicada à envoltória natural. O embasamento teórico serve, portanto, para minimizar para alcance do desempenho e conforto são essenciais. aspectos negativos e valorizar os positivos. (MONTEIRO, Quanto mais exposto ao clima, maiores custos serão destinados à BITTENCOURT, YANNAS, 2015) É indispensável a aplicação de calefação e refrigeração, maiores serão as velocidades dos ventos conhecimentos técnicos para dimensionamentos, podendo ser que o atingem, mais difícil sua vedação e o aumento da pressão dos explorado o potencial dos materiais para alcance de melhores ventos sobre o fechamento aumentará as perdas térmicas. Quando resultados. o edifício está isolado, quanto maior seu gabarito mais exposto ao

“É extremamente difícil colocar elementos de sombreamento sol ele estará e consequentemente maiores são as chances de externos em uma fachada muito grande sem que se corra o alto superaquecimento. Sendo assim, mais caro e difícil mantê-lo risco de desprendimento, devido aos ventos e ao clima, e quanto confortável internamente. Da mesma maneira, quanto mais alto, 34 maior será a sombra projetada por ele, ocasionando o do ambiente ou do pé direito. E 48% das capitais não estabelecem sombreamento de grandes áreas da vizinhança MEIR; ETZION; nenhuma diretriz entre a relação das aberturas e profundidade. FAIMAN (1998 apud ROAF, CRICHTON, NICOL, 2009) (LARANJA, CAMPOS E ALVAREZ, 2014)

O pé direito e a relação entre profundidade e comprimento de um No que diz respeito ao Código de Obras e Edificações do Município ambiente são outros fatores que influem no desempenho da de São Paulo (COE), (Lei nº 11.228/2008) há diretrizes quanto a essa iluminação e ventilação. Essa questão é tratada de maneira questão, estabelecendo profundidade igual a três vezes a largura do diferente entre os autores, Barbosa (2010) estabelece a ambiente e seu pé direito. Quanto às aberturas, deverão ter profundidade do ambiente através da altura da abertura. dimensões de 15 ou 10% da área do ambiente dependendo do uso. (BARBOSA, 2010) (COE, 2008)

Segundo Monteiro et al. pés direitos mais altos favorecem o Para cada ambiente, é estabelecido pela Norma ABNT NBR 8995-1 conforto térmico, uma vez que o ar mais quente e denso tende a (Iluminação de ambientes de trabalhos parte 1), valores adequados subir e se afastar da área útil do ambiente, ainda criam maior para o desempenho de cada função. Todo caso, em locais de circulação do ar colaborando para renovação do mesmo. trabalho contínuo, por exemplo, a iluminância mantida não pode (MONTEIRO, BITTENCOURT, YANNAS, 2015) ser inferior a 200 lux. (ABNT NBR 8995-1, 2013). Essas

O Código de obras é responsável por estabelecer regulamentações especificações auxiliam o profissional arquiteto a projetar edifícios e promover diretrizes, que são também utilizadas pela que sejam aptos a boas condições de utilização. O intuito seria administração municipal para fiscalizar edifícios. Em maximizar o aproveitamento da iluminação natural, fazendo com aproximadamente 52% das capitais brasileiras, a questão da que o uso da artificial seja minimizado. Porém o que ocorre profundidade do ambiente para promover boa qualidade de atualmente é que em algumas concepções de espaços, a iluminação iluminação natural é tratada como um valor variável entre a largura artificial não tem sido empregada como maneira complementar, 35 desconsiderando, portanto, o potencial da iluminação natural no Iluminação adiciona 2000 - 3000 - Tarefas visuais exatas e partido do projeto. para tarefas visuais 5000 prolongadas, eletrônica de difíceis tamanho pequeno. Conforme NBR 5413 (1992) são estabelecidos os valores 5000 - 7500 - Tarefas visuais muito exatas, recomendados para iluminação mínima necessária para realização 10000 montagem de microeletrônica. das tarefas em um ambiente. (Tabela 1.1) 10000 - 15000 - Tarefas visuais muito especiais, 20000 cirurgia.

Tabela 1.1: Iluminância recomendada pela Norma NBR 5413 por classe de tarefas Classe Iluminânica Lux Tipo de atividade visuais A Iluminação geral 20 - 30 - 50 Áreas públicas com arredores Fonte: NBR 5413, 1992 para áreas usadas escuros Nabil e Mardaljevic (2006) propõem que abaixo de 100 lux a interruptamente ou 50 - 75 - 100 Orientação simples para iluminação é insuficiente, de 100 a 500lux são suficientes com com tarefas visuais permanência curta possibilidade de iluminação artificial complementar, entre os simples 100 - 150 - 200 Recintos não usados para trabalho contínuo, depósitos. valores de 500 a 2000 lux, são insuficientes e acima de 2000 lux são 200 - 300 - 500 Tarefas com requisitos visuais excedentes (NABIL; MARDALJEVIC, 2006) limitados, trabalho bruto de Segundo os estudos de Gonçalves et al. (2015) sobre os Canyos na maquinaria, auditórios. Iluminação geral 500 - 750 - 1000 Tarefas com requisitos visuais cidade de São Paulo, foi constatado que o indicado deveria ser para área de normais, trabalho médio de manter as janelas com as dimensões suficientes para a iluminação trabalho maquinaria, escritórios. natural e evitar a entrada excessiva de radiação solar difusa devido 1000 - 1500 - Tarefas com requisitos especiais, a grandes vãos sem proteções solares. Em sua pesquisa ele ainda 2000 gravação manual, inspeção, constatou que as paredes paralelas oferecem condições mais indústria de roupas.

36 favoráveis para a iluminação natural do que em ambientes com 1.3 VIDROS E ENVOLTÓRIAS recortes. (GONÇALVES; MELLO; MIANA, ROSA, 2015) A proteção solar em edificações apresenta relevância para o Técnicas que otimizam o edifício vêm ganhando visibilidade ao controle de calor incidente no ambiente interno, e quando bem longo dos anos devido sua importância. A arquitetura bioclimática é empregada, não apresenta prejuízo da qualidade e quantidade de um exemplo disso, pois leva em consideração técnicas passivas e iluminação natural necessária para desenvolver as atividades condicionantes ambientais como meio de ampliar a eficiência da internas. Alguns tipos de proteção são: vidros especiais, persianas, edificação. brise soleil etc. Com relação ao vidro, sua utilização na construção A orientação do edifício de maneira adequada interfere no civil é aplicada em diversos elementos, sendo eles, esquadrias, consumo de energia, assim como a distribuição interna do layout. O fachadas de edifícios, escadas, pisos, utensílios decorativos, etc. projeto deve tirar proveito das posições mais privilegiadas em Devido ao aperfeiçoamento tecnológico e a diversidade da oferta relação ao sol, podendo tornar-se um partido para definição dos do produto, seu emprego em edificações tem sido aplicado em ambientes internos, aberturas, proteções, implantação, layout, grande escala e contribuiu para maior liberdade nos projetos de inclusão de placas fotovoltaicas etc. arquitetura. Dessa maneira, tornaram-se possíveis edifícios mais Ao analisar quais as soluções de projeto que podem colaborar com complexos e que representem maior eficiência atrelada à estética. melhores performances do edifício, uma série de itens pode ser Porém o uso excessivo de vidros na envoltória resulta em alguns listada dentre elas: materiais construtivos, revestimentos aplicados, problemas, ocasionados devido às grandes aberturas, como ruídos protetores solares, entre outros. externos, excesso de ofuscamento e incidência dos raios solares acarretando em superaquecimento. (MASCARÓ, 1991). Além disso, falta de privacidade, dificuldade na distribuição do layout no

37 interior dos ambientes e altos níveis de iluminação que prejudicam Interiors) processo no qual ocorre o equilíbrio entre o excesso de o uso de computadores devido ao ofuscamento, causando fadiga e ofuscamento pela grande incidência de iluminação natural próximo desconforto aos ocupantes. (ROAF, CRICHTON, NICOL, 2009) às aberturas e necessidade de iluminação artificial à medida que se

A “iluminação natural de alto desempenho se refere à capacidade distancia das aberturas. (GONÇALVES, BAKER, 2015) técnica de equilibrar a utilidade da iluminação natural para realizar Com o passar dos anos a indústria vidreira foi se desenvolvendo e certa tarefa, com as vantagens da comunicação visual com o criando novas tecnologias e possibilidades para utilização deste exterior e sem o impacto do superaquecimento e do ofuscamento. material na construção civil. A figura 1.2 demonstra a linha do Isso é alcançado por meio de soluções de projeto como as bandejas tempo dos tipos de vidros. Podemos observar quão recente é o de luz e os elementos de sombreamento precisamente desenvolvimento de vidros que apresentam melhor desempenho e dimensionados, que melhoram a distribuição da luz natural no variabilidade devido à aplicada da tecnologia. É um material que ambiente. ” (GONÇALVES; BAKER, 2015) oferece transparência, estanqueidade e proteção contra

Foram criadas também, estratégias como a iluminação suplementar intempéries. permanente (PSALLI, Permanent Supplementary Artificial Lighting in

Figura 1.2: Linha do tempo sobre produção de vidros Fonte: Adaptado por LEONE, 2017 de OLIVEIRA, 2016

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Quando os raios solares atingem a superfície do edifício, parte da expresso em um valor que varia de 0 a 1 ou 0 a 100%. (Como fator radiação incidente é refletida, outra absorvida pelo vidro e outra é de grandeza, um vidro incolor de 4mm apresenta um TL de 87%, em transmitida ao interior do ambiente, conforme ilustração da figura contrapartida um vidro de controle solar pode atingir valores de TL 1.3. A radiação solar resulta em luz e calor. (OLIVEIRA, 2016) menor do que 10%, significa dizer que menos de 10% da luz passa pelo vidro). (OLIVEIRA, 2016).

A figura 1.4 demonstra esquematicamente o comportamento da energia proveniente da radiação incidente no vidro de controle solar, na qual parte é absorvida, refletida, re-emitida e incidente diretamente ao ambiente interno.

Figura 1.3: Efeito da radiação solar no vidro Fonte: OLIVEIRA, 2016

O desempenho do vidro representa o equilíbrio entre os valores de transmissão luminosa (TL) e o fator solar (FS). (VIDRO IMPRESSO, 2015) A transmissão luminosa é a quantidade de energia luminosa que passa pelo vidro e o fator solar corresponde à quantidade de energia que passa diretamente mais uma parcela de energia que é re-irradiada para dentro do edifício. Quanto maior o fator solar, Figura 1.4: Vidro de controle solar maior a entrada de energia através do vidro. Normalmente é Fonte: OLIVEIRA, 2016 39

sem grandes prejuízos da luz natural útil. ” (GONÇALVES; BAKER,

Em climas quentes na qual há a necessidade de aquecimento no 2015) inverno e resfriamento no verão, o menor fator solar deve ser Em edificações contemporâneas pode-se observar a utilização de privilegiado, enquanto que o TL é importante para não resultar em fachadas dinâmicas, na qual os elementos das fachadas são ambientes claros com ofuscamento. (OLIVEIRA, 2016) modificados de acordo com as mudanças climáticas e necessidades

Quando o vidro absorve energia ele aquece e se deforma. A do ambiente. Essa tecnologia engloba tanto os vidros como condição ideal deveria apresentar transmitância de luz 100% e fator protetores solares da edificação. Os vidros como revestimento de solar 0%, porém, essa situação é inexistente uma vez que quando fachadas garantem o aproveitamento da luminosidade, se passa luz, de alguma maneira há também calor. Na utopia proporcionando integração entre o meio interno e externo através humana, essa situação representaria um material o mais da visibilidade. Existem vários tipos de vidros, e podem ser denominados em: transparente possível que não permitisse a entrada de calor. Portanto, quanto mais o vidro se aproximar dessa realidade, melhor Acidado – Vidros trabalhados de acordo com a aplicação de ácidos ele será. (OLIVEIRA, 2016) sobre o material.

Em climas quentes a maior preocupação é o fator solar, se Aramado – Conhecido também como um vidro de segurança, comparado à transmitância térmica (fator U), a carga térmica é possui uma malha de aço internamente, que em caso de quebra, muito maior por radiação do que por condução. No Brasil temos evita o atravessamento. O ônus desse material é a oxidação da abundância de luz, e de infravermelho. (OLIVEIRA, 2016) placa de aço no seu interior. (OLIVEIRA, 2016)

“Vidros absorventes que reduzem a transmissão da parte invisível Anti-Arrombamento – O propósito desse material é que com a do spectrum exercem um efeito de redução dos ganhos solares, quebra, o vão permaneça fechado, impedindo que a pessoa

40 atravesse para o outro lado. Não são robustos, mas contém Curvo – A conformação do vidro, é realizada de acordo com o películas de PVB. aumento da temperatura da superfície. (OLIVEIRA, 2016)

Anti-reflexivo – Recebe em sua composição uma película que Duplo insulado - Entre um vidro e outro, tem-se o espaçamento de suaviza os reflexos de luz. ar ou gás que dificulta a transmitância térmica entre uma superfície do material e outra (valor U). Oferece ganhos em acústica, contribui Autolimpante – Processo no qual os raios solares desencadeiam a decomposição das sujeiras orgânicas presentes na superfície do quanto ao isolamento térmico em até cinco vezes mais do que um vidro, reduzindo sua aderência. (OLIVEIRA, 2016) vidro convencional e diminui em até 30% o fator solar, sendo possível integrar persianas internas entre os vidros, podendo ser Coloridos (fator solar) – Aumenta o grau de absorção solar devido reguláveis, automatizadas ou manuais. (OLIVEIRA, 2016) podendo aos óxidos metálicos coloridos, garantindo níveis de absorção de ser incorporadas ao caixilho com dois vidros para controle de ruído. radiação solar maior e diminui uma porção da radiação solar (FROTA, 2004) transmitida. (OLIVEIRA, 2016) Espelho – Vidro com alto índice de reflexão de lux devido a camada Controle solar - O vidro denominado de proteção solar de prata presente em sua composição. desempenha a função de atingir índices satisfatórios de conforto no ambiente, e colabora com a eficiência energética da edificação. O Float ou comum - Representam um tipo de produção de vidro e controle solar é proveniente da aplicação de partículas de metais que servem como base para a produção de outros vidros. em escala nanométrica, que revestem o vidro e o torna capaz de (OLIVEIRA, 2016) filtrar a radiação solar, visando a máxima transmissão de luz e Fotovoltaico - É constituído por lâminas de células fotovoltaicas, mínima radiação. O teor de metalização é o item responsável pela permitindo a absorção da radiação solar e conversão da energia em maior passagem de luz ou calor. (VIDRO IMPRESSO, 2014) eletricidade.

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Impresso – Produzido num processo diferente do vidro float. O Vidros coloridos e refletidos também são utilizados com finalidade material passa por uma calandra ao sair do forno, resultando em de redução dos problemas causados pelo ofuscamento devido à um design ao vidro. (OLIVEIRA, 2016) diminuição da transmitância luminosa de até 25%. Porém nota-se o

Inteligente/ dimerizável/ Polarizado ou Cristal líquido - Também escurecimento dos ambientes internos, e grande parte das ondas chamado como Smart Glass controla a passagem de luz, brilho e de calor continuam a passar, além disso, há efeitos negativos para o calor. Seu funcionamento se dá através de uma corrente elétrica na entorno devido à reflexão da radiação direta. (GONÇALVES; BAKER, qual os polímeros dispersos se alinham de maneira uniforme, 2015) permitindo assim a passagem da luz, ou quando dispersos, Película climatizada – Aplicada na superfície do vidro (interna ou impedem a passagem da mesma. (VIDRO IMPRESSO, 2014) externamente) com a finalidade de filtrar os raios UV e bloquear

Jateado – Desenvolvido de maneira que areia ou pós-abrasivos raios infravermelhos. (VIDRO IMPRESSO, 2015) formam desenhos no vidro. Resistente à bala – São vidros dimensionados a resistir a calibres de

Laminado – Composto por duas ou mais chapas de vidro, com armas de fogo. (OLIVEIRA, 2016) placas que os separam, sendo elas PVB (polividrobutiral), EVA, ou Serigrafado - Processo de pintura no vidro a quente, com esmalte resina de cura acética e catalítica. Em caso de quebra, os cacos cerâmico a base de quartzo de sílica com pigmento que se funde na ficam presos ao plástico (por exemplo, o PVB). superfície do vidro através de um forno de têmpera. (OLIVEIRA,

Metalizado (Refletivo) – Podem ser produzidos através de dois 2016) métodos de produção: Camada off-line ou on-line/ pirolítico. Temperado – Vidro float submetido a um forno de têmpera. Esse Consiste na aplicação de uma camada metalizada (diferentes metais processo aumenta a resistência mecânica interna do material, ou óxidos metálicos) no vidro. (OLIVEIRA, 2016) sendo até cinco vezes superior se comparado a um vidro comum.

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Ao quebra-lo, é rompido em pequenos pedaços. Tem por finalidade A norma que estabelece a aplicação para cada tipo de vidro ou manter a cor original do vidro e bloquear os raios ultravioletas e mesmo a necessidade de combinação entre tipos de vidros e infravermelhos. A adoção desse elemento em edificações já películas é a NBR 7199. (VIDRO IMPRESSO, 2014) construídas, se dá com grande ênfase devido aos custos mais baixos A utilização de fachadas exclusivamente de vidros, podem não se comparados a outros meios, resultando em menor investimento resultar em uma boa opção, devido ao efeito estufa causado pelas e intervenção. (VIDRO IMPRESSO, 2014) radiações solares que atravessam o vidro e aquecem os objetos do A importância da redução de calor advindo da radiação solar está ambiente interno, que por sua vez, também irradiam calor. Desta na busca em melhorar o conforto, reduzir o consumo de energia maneira a temperatura interna tende a aumentar. (MASCARÓ, elétrica com ar-condicionado, resultando em menores gastos 1983) financeiros e menor emissão de CO2, reduzir a perda de energia Mascaró (1991) cita estudos1 no qual comprova que “edifícios-torre durante o inverno e aumentar a sensibilidade luminosa. (OLIVEIRA, de fachadas envidraçadas e não protegidas da radiação solar (e, 2016) consequentemente, climatizados artificialmente) chegam a A escolha do tipo de vidro para o projeto deve adequar-se às consumir, em média, durante sua vida útil, 23 vezes mais energia necessidades particulares de cada situação, levando em conta que a necessária para sua produção. Em pouco mais de dois anos estética, dimensões do material a ser aplicado e a luminosidade de uso, este tipo de edifício consome uma quantidade de energia pretendida. A importância em fazer escolhas assertivas com relação equivalente àquela gasta na sua construção; enquanto para prédios à proteção solar do edifício está em alcançar conforto luminoso, de escritórios com fachadas protegidas o tempo é de dez anos. ” aquecimento adequado do ambiente e redução do consumo de energia. 1 Estudo realizado por MACARÓ J. Consumo de energia e construção de edifícios. São Paulo, SECOVI, 1980 43

(MASCARÓ, 1991, p. 113). Além disso, a insolação é a principal apresentadas no quadro 1.1. As referências das imagens e causa de desconforto térmico em edificações. (LABCON, 2009 a) informações correspondentes às obras estão disponíveis no

Foi feito um levantamento a respeito das soluções inovadoras Capítulo 1 item 1.6 Fontes referentes aos quadros. abordando o uso de vidros na construção civil. Essas soluções são

Obra Sede Hanwha La Defense Beijing Greenland Center École polyvalente + Halte- GreenPix garderie

Arquiteto Un Studio UN Studio SOM Brenac+Gonzalez Simone Giostra & Partners Local/Ano Seul, Coréia do Sul/ Almere, Holanda Países Pequim, China/ 2016 Paris, França/ 2011 Beijing, China/ 2005- 2013 Baixos/ 2004 2008 Uso Não informado Escritório Comercial, Escritórios e Educacional Complexo de residencial. entretenimento Status Construído Construído Projeto Construído Projeto Imagem a b c d e

Obra Wanda Reign Hotel United States Courthouse POLA Ginza Building HelioTrace Não informado Arquiteto Make Architects SOM SOM, Nikken Sekkei + ABI, SOM, e Grupo IWU e Dep. Têxtil e Yasuda Atelier Permasteelisa Design de Superfície. Local/Ano Wuhan, China/ 2013 Los Angeles, Califórnia/ Tokyo, Japan/ 2009 - Berlim/2017 2016 Uso Hotel Tribunal Showroom Fabricante de Edificações no geral Edificações no geral 44

cosméticos Status Construído Em construção Construído Projeto Projeto Imagem f g h i j

Quadro 1.1: Estratégias de projetos visando maior eficiência em envoltórias de vidro em busca de conforto Fonte: Elaborado por LEONE, 2017

A Sede Hanwha projetada pelo Un Studio, contém uma envoltória teve o objetivo de melhorar o desempenho térmico do edifício e de alta performance que se transforma com as mudanças da obter redução do ganho de calor solar uma vez que as saliências luminosidade, tornando-se opaca, translúcida ou transparente a sombreiam as demais áreas. Segundo o escritório, a solução quanto partir da observação por diferentes ângulos e pontos de vista. à forma da fachada obtém melhores resultados se comparada com

La Defense, edifício também projetado pelo UN Studio possui o o desempenho de uma fachada de vidro totalmente plana. vidro integrado ao papel de alumínio multicolorido que, ao captar a A obra École polyvalente + Halte-garderie do escritório luz ao longo do dia, produz alternância de cores nas fachadas. Brenac+Gonzalez utiliza vidro serigrafado translúcido com formatos

A fachada do Beijing Greenland Center do escritório Skidmore, em círculos transparentes. A superfície translúcida funciona de Owings, and Merrill (SOM) possui vidro trapezoidal. Essa estratégia modo a filtrar a luz solar. 45

O projeto GreenPix de Simone Giostra & Partners possui fachada dispositivos de iluminação LED que fornecem várias cores à em LED, que capta a luz solar durante o dia e ilumina o edifício no fachada. período da noite. Contém ainda, um sistema fotovoltaico integrado O projeto HelioTrace desenvolvido por uma Joint venture entre a em uma parede da cortina de vidro. Adaptive Building Initiative (ABI), com Skidmore, Owings, and No projeto Wanda Reign Hotel autoria de Make Architects, foram Merrill (SOM), e o Grupo Permasteelisa desenvolveu um sistema de utilizados vidros no qual cada módulo é composto por alumínio fachada de cortina cinética responsivo. altamente reflexivo e angular, tanto em planta como em corte, para Os pesquisadores do Institute for Machine Tools and Forming proteger os quartos do ganho solar. Technology IWU em Dresden e do Departamento de Têxteis e No projeto United States Courthouse do escritório Skidmore, Design de Superfície em Weissensee School of Art, desenvolveram Owings, and Merrill (SOM) foram utilizados painéis transparentes um sistema de sombreamento passivo e automático no qual na fachada voltada para o Norte e Sul com objetivo de maximizar a delicadas flores de tecido se desdobram na fachada, quando entrada da luz do dia, enquanto que os painéis opacos e aquecidas pela luz solar, ajudando a manter edifícios de vidro em semitransparentes localizados a leste e oeste minimizam o ganho uma temperatura agradável. Espera-se que esteja comercialmente de energia solar térmica. Segundo o escritório esta estratégia reduz disponível em 2017. as cargas térmicas em nove por cento. Apenas o vidro como elemento de vedação da edificação é incapaz A obra POLA Ginza Building desenvolvida pelos escritórios de proporcionar um bom nível de controle ambiental sendo Skidmore, Owings, and Merrill (SOM), juntamente com o escritório necessário ser reforçado com camadas ou áreas de opacidade como Nikken Sekkei + Yasuda Atelier possui painéis de policarbonato estratégia para aumentar o desempenho térmico. (MOUSSAVI, cinéticos instalados entre o vidro duplo, juntamente com os 2008) A pele dos edifícios tem adquirido maior complexidade à

46 medida que novas tecnologias digitais e mecânicas se incorporam em suas camadas. (KOLAREVIC, 2003)

Estudo relevante a respeito da envoltória dos edifícios vem sendo desenvolvidos pela arquiteta e bióloga Doris Kim Sung, que trabalha com termo-bimetais, explorando a bioarquitetura, fazendo uma associação entre a envoltória do edifício e a pele humana. Estuda materiais inteligentes (lâminas formadas por metais) que dependendo da quantidade de calor que recebem através da radiação solar, se deformam, não necessitando de controle ou energia. (Figura 1.5)

A pele humana é o órgão responsável por regular o calor no corpo, trabalhando de forma dinâmica e eficiente. Estas características Figura 1.5: Instalação Bloom de Doris Kim Sung correlacionam o interesse pela aproximação da pele do edifício à Fonte: http://blog.ted.com/four-very-fresh-ideas-about-air-conditioning/ humana. A partir deste conceito foi criada a instalação “Bloom”, com aproximadamente 14 mil lâminas que reagem ao sol. A pesquisa tem a finalidade de se aplicar a fachadas dinâmicas de edifícios. (MAY, 2012)

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1.4 PROTEÇÕES SOLARES especiais, toldos, cortinas e persianas, elementos vazados e

pérgolas. No cenário internacional, apenas nas décadas de 1960 a 1980, a “Mais do que uma simples adaptação ou apêndice às fachadas, ele arquitetura comercial em cidades americanas e europeias não é fruto de uma longa evolução dos sistemas de proteção contra utilizavam estratégias de sombreamento, considerando-as uma radiação solar intensa, às vezes excessiva”. (FRETIN, 2009). inconvenientes à imagem dos edifícios, que poderiam ser Frequentemente são utilizados em envoltórias de vidro, mas podem substituídas pelo uso de sistemas de ar condicionado. (GONÇALVES; também, serem utilizados em paredes e coberturas com a mesma BAKER, 2015) finalidade de reduzir a incidência da radiação solar. (FROTA, 2004) Os brises soleils ou quebra sol são dispositivos que desempenham a Estudos com relação às possíveis variações de proteção são função de proteger o edifício dos raios solares, fazendo com que utilizados no processo de projeto para alcançar soluções minimize ou impeça a entrada direta da radiação solar auxiliando alternativas com o objetivo de otimizar desenhos e execução. quanto ao controle da incidência de luz solar, sombreiam os (BOLLINGER, GROHMANN, 2013) espaços, resultando no controle de ganho de calor solar, Quando posicionado no ambiente externo, controla a radiação melhorando as temperaturas internas do edifício. Podem antes que ela alcance a envoltória do edifício. Visto que as trocas de apresentar diversos formatos e estarem dispostos em ângulos energia mais intensas ocorrem antes da energia solar atingir o variados, sendo caracterizados como proteções horizontais, corpo do edifício. Já a proteção interna, representadas por verticais e mistos (vertical e horizontal). E quanto suas persianas e cortinas, também desempenham a função do bloqueio características mecânicas, podem ser fixos ou móveis. Outras dos raios solares diretos, porém nesse caso, o controle torna-se maneiras de proteção destacam-se, varanda, marquise, telas menos eficiente, pois a radiação já atravessou o vidro e alcançou o interior do ambiente. (FROTA, 2004) A adoção desses elementos 48 resulta em ambientes mais escuros e por consequência, maior estreitas e envoltórias que pudessem colaborar com a iluminação. necessidade de iluminação artificial. (GONÇALVES; BAKER, 2015) Ao tratar-se de um edifício, a fachada não representa apenas uma

Portanto, ao analisar as estratégias de projeto para bloqueio dos parte da arquitetura, mas uma interface com o meio externo e raios solares e consequente massa térmica, as disposições de dessa maneira integra a área interna e externa da edificação. elementos de sombreamento externos ao edifício são mais Na atualidade, com a inovação quanto à forma das edificações, as eficientes se comparados à implementação de persianas internas proteções passaram a ser incorporadas às soluções estéticas e para a mesma finalidade. Enquanto o sombreamento externo é acompanharam estratégias tecnológicas para desenvolvimento e capaz de barrar a radiação solar, sua configuração pode não aplicação do seu conceito. Nas zonas climáticas do Brasil, prejudicar a iluminação natural, nem as vistas para o exterior, já os elementos para proteção solar de sombreamento, desenhados de mecanismos internos não possuem essa propriedade. (COTTA; forma adequada, resultam em uma das estratégias mais VIEIRA, 2015). Porém as diferentes possibilidades de composição do importantes para o bom desempenho ambiental dos edifícios, sombreamento externo apresentam resultados distintos com quando comparado às possibilidades de redução da demanda relação ao aproveitamento da iluminação natural, acesso ao sol, energética. (GONÇALVES; BAKER, 2015) comunicação visual, ventilação natural assim como no microclima A escolha pela solução de proteção solar é aplicada conforme dados criado no entorno imediato (GONÇALVES, BAKER 2015). Portanto, da latitude, orientação das fachadas, entorno imediato que possa esses fatores devem ser avaliados no processo de projeto. obstruir a abóboda celeste ou causar sombreamento. Os materiais Com a ocupação dos ambientes internos em edifícios para trabalho, mais utilizados para os dispositivos são: placa de concreto armado, a iluminação natural mostrou-se de grande importância e em busca placas de concreto celular, chapa de aço, chapa de aço perfurada, de aperfeiçoar as estratégias arquitetônicas, foram desenvolvidos perfis de alumínio, podendo ser utilizadas telas, vidro, entre outros. diferentes tipos de janelas, claraboias, pátios e plantas com formas (FROTA, 2004) 49

As proteções são denominadas Fatores de Sombra. Sua eficiência é ambiente e também deve ser estudado quanto ao seu aspecto resultante do desenho geométrico, (altura solar cuja radiação deve geométrico. ser protegida pelo fator de sombra) e do fator de reflexão do Alguns exemplos com utilização variada de tipos de proteção solar material utilizado, (quantidade de luz que incide indiretamente por podem ser vistos no quadro 1.2. O critério de escolha das obras reflexão por meio das superfícies do fator de sombra). (MASCARÓ, consistiu na multiplicidade das formas de exploração de um 1991). determinado elemento na arquitetura. Os exemplos apresentam Em aberturas que não contêm proteção solar, a luz natural obras que se encaixam nos critérios determinados, não excluindo o transmitida depende da transmissão do vidro e do ângulo de fato de um mesmo projeto poder se adequar em mais de uma incidência da luz. Porém o uso de componentes de proteção solar posição. Nessa pesquisa, foram denominadas ‘solução de fachada’, pode modificar a trajetória da luz natural, alterando a iluminação as proteções solares que se integram à estética e concepção da no interior do ambiente, devido aos múltiplos processos de forma do edifício. Já as ‘proteções solares tecnológicas’ são aquelas reflexões entre os elementos de controle solar. (BOGO; PEREIRA; na qual a tecnologia está intrínseca à sua função.

CLARO, 2009). Uma alternativa de proteção horizontal é a prateleira de luz (light shelf), que distribui a iluminação no interior do

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PROTEÇÃO HORIZONTAL Obra Dynamic Tower Galeria de Centro Edifício Niemeyer Edifício Aqua Centro de Salud Tecnológico Leitat Mediterráneo Norte

Arquiteto Guido Bondielli Pich Architects Oscar Niemeyer Studio Gang Ferrer Arquitectos Architects Local/Ano Rússia - São Barcelona, Espanha/ 2015 Minas Gerais, Brasil/ Chicago, EUA/2010 Almería, Spain/ 2010 Petersburgo/ 2005 1954 Uso Residencial Centro de Tecnologia Residencial Misto – Residencial, Hotel Saúde e Escritórios Status Projeto Projeto Construído Construído Construído Imagem A B C D E

Quadro 1.2: Proteção solar horizontal Fonte: Elaborado pela LEONE, 2017

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O quebra-sol horizontal está presente no projeto Dynamic Tower, resultando em uma fachada sombreada, em decorrência da de autoria do escritório Guido Bondelli Architects; Galeria de Centro geometria da proteção, cujos elementos também estão dispostos Tecnológico Leitat, autoria de Pich Architects; Edifício Niemeyer, do de maneira não uniforme.

Oscar Niemeyer; Edifício Aqua do Studio Gang e Centro de Saúde O Edifício Niemeyer apresenta proteções contínuas, de mesma Mediterrâneo Norte, de Ferrer Arquitectos. espessura e comprimento em toda sua extensão e pavimentos. É possível notar que a utilização de proteção horizontal em edifícios Diferentemente do Edifício Aqua, que apesar de utilizar proteções contemporâneos explora variações da composição, seja na em todo o pavimento, possuem geometrias curvilíneas fixas espessura das peças, na continuidade ou descontinuidade da forma, diferentes entre si. Desta forma, há locais em que a luz solar ou na largura das peças, inserindo muitas vezes, elementos penetra mais facilmente nos ambientes internos e áreas mais curvilíneos e trazendo ao projeto uma estética que não consiste protegidas. apenas na repetição de elementos no decorrer dos pavimentos, O Centro de Saúde Mediterrâneo Norte apresenta proteções quebrando a monotonia da repetição. móveis com mesmas dimensões, mas criam dinamicidade na As aplicações de proteções solares estão relacionadas à criatividade fachada, pois com a manipulação dos mesmos, novas configurações dos arquitetos, podendo resultar em diversas soluções. O projeto estéticas são apresentadas.

Dynamic Tower explora esse elemento com laminas fixas de pouca As proteções verticais são empregadas nos edifícios Burton Barr espessura e espaçadas de forma variada. Não apresenta a Central Library do escritório Bruder & Partner; Biblioteca e Centro continuidade da geometria como costumavam ser explorados há Cultural Nembro do Studio Archea; FRAC Centro de Arte algum tempo atrás. Contemporânea de Kengo Kuma; Edifício Charles David Keeling A Galeria do Centro Tecnológico Leitat utiliza os elementos de Apartments de Kieran Timberlake e Unites States Census Bureaus proteção com larguras maiores se comparados a Dynamic Tower, 52

Headquarters do escritório HKS e Skidmore, Owings & Merril (SOM), conforme quadro 1.3.

PROTEÇÃO VERTICAL Obra Burton Barr Central Biblioteca e Centro FRAC (Centro de Arte Charles David Keeling United States Census Library Cultural Nembro Contemporânea) apartments Bureau Headquarters Arquiteto Bruder+Partners Studio Archea Kengo Kuma Kieran Timberlake HKS Skidmore, Owings & Merrill Local/Ano Phoenix, EUA/ 1995 Bergamo, Itália/ 2002 Marseille, França/2012 San Diego, EUA/ 2011 Suitland, EUA/ 2007 Uso Biblioteca Biblioteca Museu, sala de Residencial Agência federal conferências, habitação, escritórios e café Status Construído Construído Construído Construído Projeto Imagem A B C D E

Quadro 1.3: Proteção solar vertical Fonte: Elaborado pela LEONE, 2017

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A biblioteca Central Burton Barr contém proteções solares verticais As proteções mistas, ou seja, com utilização simultânea de proteção de tecido acrílico e revestidas com teflon na fachada Norte, para horizontal e vertical podem ser vistas nas obras A’Beckett Tower de proteção contra os raios solares. Sua geometria foge do padrão Elenberg Fraser; Mokuzai Kaikan de Nikken Sekkei; Galeria de PMT retilíneo, assemelhando-se ao desenho de sequências de triângulos, de Mestura Arquitectes; Residência em Miami do Estúdio Gang e com instalação intercalada proporcionando um resultado Galeria de Torre Olmo do LEAP Laboratório. (Quadro 1.4) interessante na fachada.

A Biblioteca e Centro Cultural Nembro utilizam-se da plasticidade móvel da proteção para fazer alusão aos livros da biblioteca, dispostos de maneira dispersa. O edifício FRAC Centro de Arte Contemporânea contém proteções solares móveis de painéis independentes, ou seja, cada uma das peças pode ser manuseada da maneira que for mais eficaz.

O Edifício Charles David Keeling possui quebra-sol verticais com formato retilíneo em chapas perfuradas

O Unites States Census Bureaus Headquarters faz uma composição com elementos de geometria curvilínea de pouca espessura, similares, porém diferentes entre si.

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PROTEÇÃO MISTA Obra A’Beckett Tower Mokuzai Kaikan Galeria de PMT Residencial em Miami Galeria de Torre Olmo

Arquiteto Elenberg Fraser Nikken Sekkei Mestura Arquitectes Studio Gang LEAP Laboratorio en Arquitectura Progresiva S. C. Local/Ano Melbourne, Victoria Shinkiba, Japão/2009 Barcelona, 2011 Miami, EUA/2014 México/ 2015 Austrália/ 2010 Uso Residencial Escritório Residencial Residencial Escritórios Status Construído Construído Construído Projeto Construído Imagem A B C D E

Quadro 1.4: Proteção solar mista Fonte: Elaborado pela LEONE, 2017

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A Beckett Tower é composta por proteções solares fixas na parte Dentre as proteções com elementos torcidos, estão: Tienda superior e uma das laterais da abertura, com repetição em todos os Departamental Altabrisa de Iñaki Echeverria; Office Building de pavimentos, é explorada a composição de cores aplicadas na parte Tago Architects; Tony´s organic House de Playze Architects; interna dos elementos. Addenbrookes Hospital MSCP cuja fachada foi idealizada pelo

Mokuzai Kaikan é um edifício de escritórios na qual as proteções escritório James&Taylor e Policlínica St. de 3LHD Architects. são resultado da saliência das lajes dos pisos, que formam molduras (Quadro 1.5) ao redor das aberturas explorando diferentes variações ao longo do edifício.

Galeria de PMT contém proteções fixas na parte superior e nas duas laterais das aberturas, formando composições idênticas nos pavimentos.

O edifício Residencial em Miami apresenta proteções em todas as janelas, porém com uma composição diferenciada, através de recortes que aumentam e diminuem a largura dos elementos.

A Galeria de Torre Olmo contém uma pele de folhas de metal multi- perfurada com formato triangular que funciona como uma tela e colabora no controle da incidência solar e consequentemente diminui o ganho de calor no interior dos ambientes.

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TORCIDO Obra Tienda Departamental Office Building Tony's Organic House Addenbrookes Hospital Policlínica St. Altabrisa MSCP Arquiteto Iñaki Echeverria Tago Architects Playze Architects Fachada – James&Taylor 3LHD Architects Local/Ano Tabasco, México/2012 Istanbul, Turquia/ 2010 Shangai, China/ 2013 Cambridge, Reino Unido/ Split, Croácia / 2010 Uso Loja de departamento Escritório Showroom e Hospital Clínica Altabrisa Restaurante Status Construído Construído Construído Construído Projeto Imagem A B C D E

Quadro 1.5: Proteção solar com geometria torcida Fonte: Elaborado pela LEONE, 2017

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A Tienda Departamental Altabrisa apresenta proteção com Instituto do Coração de Nikl & Partner; Golf’s Tower de geometria torcida no sentido vertical em todas as orientações, Hackenbroich Architekten; Café-Restaurant OPEN de De architekten ocupando a área envidraçada edificação. Cie e Apartaments Wilanowska Warsaw de JEMS Architekci.

A obra Office Building explora esteticamente a solução, uma vez (Quadro 1.6) que no topo do edifício, funciona como um revestimento externo da envoltória e à medida que se aproxima da base muda de posição, dando o aspecto de rotação.

No edifício Tony´s organic House, o quebra sol em posição vertical, não apresenta configuração contínua, ele é independente em cada pavimento.

Addenbrookes Hospital MSCP possui proteção horizontais fixa com geometria torcida, e explora as cores, que ficam visíveis na fachada.

Policlínica St. apresenta rotações dos elementos apenas em alguns pontos da fachada, criando um desenho interessante e uma relação entre interior e exterior que pode ser alterada de acordo com a alteração entre abertura e fechamento dos elementos. As proteções que apresentam articulações resultando no modelo camarão são: Departamento de Física e Astronomia de Böge Lindner K2; Universidade de Potsdam Hospital das Crianças e

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PROTEÇÃO CAMARÃO Obra Departamento de Física Hospital das Crianças e Golf’s Tower Café-Restaurant OPEN Kiefer Technic e Astronomia Instituto do Coração Showroom Universidade de Potsdam Arquiteto Böge Lindner K2 Nikl & Partner Hackenbroich De architekten Cie Ernst Giselbrecht + Architekten Partner Local/Ano Potsdam, Innsbruck, Áustria, 2008 Lima, Peru/2008 Amsterdam, Holanda/ Styria, Áustria/ 2007 Alemanha/2008 2007 Uso Universidade Hospital Residencial Bar e Restaurante Escritório e exposição Status Construído Construído Construído Construído Construído Imagem A B C D E

Quadro 1.6: Proteção solar tipo camarão Fonte: Elaborado pela LEONE, 2017

A Universidade de Potsdam e edifício Golf’s Tower possuem Hospital das Crianças e Instituto do Coração possui proteções com proteções móveis que se abrem no sentido vertical. aspectos de portas camarões, que abrem e fecham horizontalmente.

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No Café-Restaurant OPEN os brises se movem de maneira dinâmica As proteções com telas e elementos perfurados são vistas nas obras e automatizada, resultando em efeitos interessantes na fachada. do SECC & Hydro Arena Park de KKA; Gallery of Edogawa Garage

O edifício Kiefer Technic Showroom possui proteções solares Club Renovation de Jun’ichi Ito Architect & Associates; De Cope de articuláveis, que variam de posição conforme a trajetória solar, e JHK Architecten, Waurn Ponds Library and Community Hub de mantém uma relação intrínseca com a estética do edifício. Whitefield McQueen Irwin Alsop e Museu San Telmo de Nieto Sobejano Arquitectos. (Quadro 1.7)

TELA/ PERFURADO Obra SECC & Hydro Arena Gallery of Edogawa De Cope Waurn Ponds Library and Museu San Telmo Park Garage Club Renovation Community Hub Arquiteto Jun’ichi Ito Architect & JHK Architecten Whitefield McQueen Irwin Nieto Sobejano KKA Associates Alsop Arquitectos Local/Ano Tóquio, Japão/ 2009 Utreh, Holanda/ 2008 Victoria, Australia/ 2012 San Sebastián, Espanha, 2011 Uso Estacionamento Armazém Estacionamento e Biblioteca Cultural, Museu escritórios Status Construído Construído Construída Construído Imagem A B C D E

Quadro 1.7: Proteção solar em tela/ perfurado Fonte: Elaborado pela LEONE, 2017 60

Os edifícios SECC & Hydro Arena Park e De Cope possuem painéis de revestimento perfurados de alumínio que desempenham a função de proteção das áreas internas do edifício. Na Gallery of

Edogawa Garage Club Renovation os painéis são de aço e possuem alterações graduais na perfuração.

No Waurn Ponds Library and Community Hub a superfície externa perfurada auxilia na absorção e bloqueio da radiação solar direta. O Museu San Telmo possui placas de alumínio fundido com perfurações de variados diâmetros na fachada resultando em uma situação interessante no interior da obra. As placas não possuem o mesmo padrão, possuem quantidades distintas de furos e disposições dos mesmos na fachada.

Os elementos vazados, conhecidos também como cobogós estão presentes nas obras Cap Progrés Raval de BAAS Arquitectura;

Módulo Bruxelas de Gui Mattos; Lantern Hotel de ZLG Design;

Parque Eduardo Guinle de Lucio Costa e Hotel Qing Shui Wan de

Nota Design International pte Ltd. (Quadro 1.8)

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ELEMENTO VAZADO/COBOGÓ Obra Cap Progrés Raval Edifício Comercial Módulo Lantern Hotel Parque Eduardo Guinle Hotel Qing Shui Wan Bruxelas Arquiteto BAAS Arquitectura Gui Mattos Arquitetura ZLG design Lucio Costa Nota Design International pte Ltd

Local/Ano Badalona, Barcelona/ São Paulo/ 2012 Kuala Lampur, Maladia/ Rio de Janeiro, Brasil/ China/ 2010 2010 2015 1948 Uso Comercial Hotel Residencial Hotel Status Construído Construído Construído Projeto a B c D E

Quadro 1.8: Proteção solar com elemento vazado Fonte: Elaborado pela LEONE, 2017

Essa estratégia otimiza além da entrada de iluminação no deste componente, ora em toda a fachada, como é o caso das obras ambiente, a ventilação. Podendo resultar em desenhos bastante Cap Progrés Raval e Módulo Bruxelas, como em partes da fachada, variados. As obras selecionadas demonstram utilizações distintas utilizando-o em algum ponto especifico como nas obras Lantern

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Hotel, Parque Eduardo Guinle e Hotel Qing Shui Wan de Nota intrinsecamente relacionado com a exploração estética do edifício, Design International. como solução da envoltória. Tornando-se, portanto, essencial

As obras identificadas como ‘soluções de fachada’ representam quanto à forma, estética e desempenho da função. (Quadro 1.9) soluções projetuais nas quais o elemento de proteção está SOLUÇÃO DE FACHADA Obra Sede Central - Centro Seine Arche Nanterre Gallery of Messe Basel Biblioteca Nacional King Centro de Convenções de Tecnologia Hispasat New Hall Fahad Sipopo Arquiteto Herreros Arquitectos X-TU Architects Herzog & de Meuron Gerber Architekten Tabanlioglu Architects Local/Ano Madrid, Spain/ 2010 Nanterre, França/ 2012 Basel, Suíça/ 2013 Riad, Arábia Saudita/ 2014 Malabo, Guinea Equatorial/ 2011 Uso Escritório Residencial Centro de exposições Biblioteca Centro de convenções Status Construído Construído Construído Construído Construído A B C D E

Obra Sir Duncan Rice Library High-Rise Office Tower Liverpool Nozul Lusail Marina Suites Avenue Hotel

Arquiteto Schmidt Hammer Ateliers Jean Nouvel Rojkind Arquitectos SOM/2015 Toyo Ito Lassen Architects

Local/Ano Aberdeen, UK/ Qatar/ 2011 Distrito Federal, México/ Doha, Qatar Barcelona, Espanha/ 2012 2010 2009

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Uso Biblioteca Escritórios Loja de departamento Escritório, comércio e Hotel hotel Status Construído Construído Projeto Construído Constrído F G h i j

Quadro 1.9: Proteção solar como solução de fachada Fonte: Elaborado pela LEONE, 2017

Exemplos desta categoria são: a Sede Central Centro de Tecnologia O projeto do Centro de Tecnologia Hispasat, contém uma segunda Hispasat de Herreros Arquitectos; Seine Arche Nanterre de X-TU pele com um padrão em chapa de alumínio cujo espaçamento entre Architects; Gallery of Messe Basel New Hall de Herzog & de cheios e vazios variam de acordo com a necessidade de maior ou Meuron; Biblioteca Nacional King Fahad de Gerber Architekten; menor quantidade de luz no ambiente interno e como maneira de Centro de Convenções Sipopo de Tabanlioglu Architects; Sir Duncan dissipar a energia da radiação.

Rice Library de Schmidt Hammer Lassen Architects; High-Rise Office No complexo residencial Seine Arche Nanterre foi utilizado o Tower de Ateliers Jean Nouvel; Liverpool de Rojkind Arquitetos; sistema Shadowglass, na qual foi impresso no vidro cinco padrões Nozul Lusail Marina do escritório Skidmore, Owings, and Merrill de desenhos diferentes. (SOM) e Suites Avenue Hotel de Toyo Ito.

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Gallery of Messe Basel New Hall, apresenta uma solução de fachada O edifício Liverpool possui uma fachada de camadas com padrão de diferenciada, com elementos articulados modulares que segundo os formatos hexagonais com tamanhos diferentes. A fachada contém arquitetos do projeto, servem para regular a quantidade de luz fibra de vidro, vidro, alumínio e aço. natural. Nozul Lusail Marina possui uma fachada com revestimento em fibra Na Biblioteca Nacional King Fahad a fachada é composta por de cobre que colabora na redução do ganho de calor. O projeto fez material têxtil suportada por um sistema estrutural tensionado de uso de simulações computacionais para radiação solar para aço. Formando um desenho que remete a tradição árabe de definição das aberturas nas placas, vinculado a sua localização na estruturas de tendas e tem a função de proteção contra os raios fachada. solares. Ao mesmo tempo em que protege, parte da fachada O Hotel Suites Avenue possui envoltória com formas ondulantes transparente é deixada à mostra, permitindo o visual do interior ao irregulares de chapa de ferro. Ao mesmo tempo em que permite exterior e vice-versa. iluminação nas áreas vazadas, promove sombreamento e proteção O Centro de Convenções Sipopo apresenta uma malha metálica do nas áreas que contém o revestimento. lado externo do edifício que se comporta como protetor solar. Quanto às proteções mecanizadas alguns exemplos são: South Sir Duncan Rice Library, contém na envoltória um padrão irregular Australian Health and Medical Research Institute (SAHMRI) de opaco que minimiza a área envidraçada do edifício. Woods Bagot; Instituto do mundo Árabe de Jean Nouvel; Sede do

High-Rise Office Tower contém fachada dupla, cuja pele externa Conselho de Investimentos de Aedas; Q1 ThyssenKrupp Quartier possui elementos de alumínio de escalas variadas e desempenha a Essen de JSWD Architetken; Kolding Campus da Universidade do Sul função de proteger a fachada do edifício da radiação solar direta. da Dinamarca de Henning Iarsen; Barcelona Media-Tic de Enric Ruiz Geli Arquiteto; Museu do Amanhã de Santiago Calatrava; Hazzan

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Bin Zayed Stadium de Pattern Design; Sede do Barclays de Manuelle Gautrand e EXPO Pavilhão do escritório SOMA. (Quadro 1.10)

MECANIZADO/ RESPONSIVO Obra South Australian Health Instituto do mundo Árabe Sede do Conselho de Q1 ThyssenKrupp Quartier Kolding Campus da and medical research Investimentos Essen Universidade do Sul da institute (SAHMRI) Dinamarca

Arquiteto Woods Bagot Ateliers Jean Nouvel Aedas JSWD Architetken Henning larsen Local/Ano Adelaide, Austrália/ Paris, França/ 1987 Abu Dhabi, Emirados Essen, Alemanha/2010 Dinamarca/ 2014 2014 Árabes/ 2012 Uso Centro de Saúde Centro Cultural Escritórios Escritórios Universidade Status Construído Construído Construído Construído Construído A B C D E

Obra Barcelona Media-ICT Museu do Amanhã Hazzan Bin Zayed Sede do Barclays EXPO Pavilhão Stadium Arquiteto Enric Ruiz Geli Santiago Calatrava Pattern Design Manuelle Gautrand SOMA Arquiteto Local/Ano Barcelona/ 2010 Rio de Janeiro/ 2015 Emirados Árabes/ 2014 Paris, França/ 2012 Yeosu, Coreia do Sul/ 2012 Uso Mediateca Museu Estádio Escritório Pavilhão Status Construído Construído Construído Construído Construído

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F g H I j

Quadro 1.10: Proteção solar mecanizada Fonte: Elaborado pela LEONE, 2017

As proteções mecanizadas são aquelas na qual o elemento de A fachada do Instituto do mundo Árabe possui 240 painéis proteção se adequam às necessidades dos ambientes de forma quadrados com diafragmas mecânicos que são conectados a automática, alterando sua configuração com a intenção de filtrar os sensores fotossensíveis, que controlam a abertura e fechamento raios indesejados do sol buscando um ambiente mais confortável. das peças de acordo com a disponibilidade de iluminação.

A utilização de fachadas com proteções dinâmicas pode ser Sede do Conselho de Investimentos é composto por componentes utilizada em muitos contextos e edificações de usos distintos, móveis chamados de “Mashrabuia”, revestidos por fibra de vidro, podendo ser, residências, comércios, serviços ou corporativos. que se abrem e fecham, movimentando-se de acordo com o

South Australian Health and Medical Research Institute possui posicionamento do sol. Quando acionados bloqueiam os raios elementos em formato triangular que se adaptam e alteram sua solares. Além disso, a forma da torre otimiza o sombreamento, posição de acordo com a posição do sol. resultando em um sistema inteligente controlado por computador.

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Q1 ThyssenKrupp Quartier Essen possui proteção móvel, na qual camada de mármore sobre o vidro duplo, que tem por finalidade seus componentes se abrem (impedindo a passagem da radiação) filtrar os raios solares. ou se fecham (tornando visível a área transparente do vidro). O EXPO Pavilhão possui uma envoltória dinâmica, na qual brises O projeto Kolding Campus da Universidade do Sul da Dinamarca verticais se abrem assemelhando-se a uma torção, desempenhando possui uma fachada com elementos em formato triangular de aço a função de controlar a incidência de luz. perfurado que se movimentam de acordo com as alterações do Vale ressaltar que apesar da variedade de possibilidades de movimento do sol. Essa movimentação dinâmica é realizada através exploração da forma das proteções solares, há maneiras de otimizar de sensores que medem os níveis de calor e luz com regulagem do seus desenhos, seja através de estudos com a carta solar e a posicionamento das persianas através de um motor. utilização da geometria solar, ou através de simulações Barcelona Media-ICT possui revestimento plástico de bolhas computacionais. É possível utilizar racionalmente esses elementos infláveis que atuam como revestimento móvel e ajudam a filtrar a sem perder o interesse plástico como forma de composição das luz que entra no edifício. A pele de Etileno Tetraflour Etileno (ETFE) fachadas do edifício. possui características pneumáticas na qual através de sensores faz Fica evidente através da compilação dessa variedade de exemplos, com que ocorra a inflação e deflação de acordo com a quantidade que a repetição, apesar de muito utilizada, não tem sido de energia solar disponível. No Museu do Amanhã, o telhado se permanente nas obras mais atuais. A arquitetura contemporânea movimenta de forma dinâmica a fim de proteger o edifício dos raios tende a colaborar novamente com o uso da racionalização das solares. tomadas de decisões, priorizando as necessidades, e explorando Hazzan Bin Zayed Stadium possui uma envoltória com painéis de criatividade em uma gama enorme de possibilidades e tecido. Na Sede do Barclays, a fachada possui painéis com uma combinações.

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1.5 ENERGIA E CONSUMO ENERGÉTICO Porém devido à crise energética, na década 1970, pressões

econômicas e ambientais, colaboraram para o retorno da A arquitetura relacionada às boas condições ambientais tem um preocupação com relação à ventilação natural em edifícios, na papel muito mais profundo no que diz respeito à eficiência busca por ambientes internos de maior qualidade. (GONÇALVES; energética do que apenas a redução kWh/m² ou níveis de CAVALERI, 2015) iluminação e climatização preestabelecidos em normatizações. A partir da década de 1970, com a escassez de fontes de energia Nos anos 1950, a utilização de lâmpadas fluorescentes e convencionais (combustíveis fósseis, como carvão, gás natural e fornecimento de energia elétrica baratos, possibilitaram plantas óleo, assim como energia nuclear), e o aumento do impacto mais profundas. Porém as características das grandes cidades nas ambiental devido à utilização de combustíveis à base de carbono, décadas de 1960 e 1970, representadas pela baixa qualidade juntamente com o aumento da necessidade da demanda energética urbana e cidades barulhentas e poluentes, serviram como uma resultante do desenvolvimento econômico e urbano foram premissa para a disseminação de edifícios fechados, determinantes para ponderar as necessidades de rever os padrões consequentemente, dependentes da instalação em larga escala de urbanos. Com isso, medidas de redução do uso de energia em equipamentos de condicionamento artificial de ar e ventilação edifícios tornou-se fundamental em novas propostas de projeto. mecânica. (GONÇALVES; CAVALERI, 2015). Essas condições quanto à (MONTEIRO, BITTENCOURT, YANNAS, 2015) qualidade do ar e à acústica urbana, de fato, não colaboram para a Os primeiros regulamentos visando questões de desempenho ventilação natural, mesmo em situações na qual o clima seria foram criados na Europa na década de 1970. (LAMBERTS et al., satisfatório. 2015) Entre os anos 1960 aos 1980 as fachadas dos edifícios passaram No Brasil o Programa Nacional de Conservação de Energia cada vez mais a utilizar o vidro como material de revestimento. (PROCEL), Centrais Elétricas de São Paulo, Campanha de 69 eletricidade de São Paulo (CESP), Agência para aplicação de energia 2015). E têm por finalidade colaborar em acelerar a busca por entre outras, têm valorizado a utilização pelos recursos naturais eficiência energética em edificações. (FRETIN, 2013). Possuem o com a finalidade de diminuir o consumo de energia e melhorar o papel de balizar, estabelecer critérios e parâmetros aos quais os desempenho da edificação. (FROTA, 2004) edifícios deverão, através do acúmulo de pontos, atingir metas a

O selo azul da caixa também é outro incentivo governamental à fim de obter certificados que expressam que o edifício está dentro sustentabilidade em edificações residenciais visando critérios de dos critérios necessários de desempenho. projeto, eficiência energética e conforto. (LAMBERTS et al., 2015) Essa pesquisa não descarta a importância do uso de certificações

As medidas relacionadas à eficiência energética no Brasil tiveram como balizador e incentivador de condutas que melhoram a início em 1984 com o Programa Brasileiro de Etiquetagem (PBE) qualidade do edifício e colaborem para a redução do consumo cuja contribuição caracteriza-se pelo fornecimento de informações energético, porém não é foco deste trabalho analisar a eficiência da aplicação de certificados. a respeito do consumo energético de equipamentos disponíveis no mercado. Em 1985 foi criado o Programa Nacional de Conservação O Programa das Nações Unidas para o Meio Ambiente (PNUMA), de Energia Elétrica (PROCEL) pela Eletrobrás, cuja contribuição desde a década de 1990, busca informar políticas públicas e consistiu na formulação de leis e regulamentações com objetivo de iniciativas privadas sobre o potencial de transformação auxiliar o uso eficiente e combater o desperdício de energia. socioeconômica associada a investimentos em prol de um melhor Estima-se que em 2015 a economia de energia tenha sido de desempenho ambiental do setor de edificações. (GOLÇALVES, 2015) aproximadamente 11.680 bilhões de kWh (PROCEL, 2016). Em 1991 foi criado o Programa Nacional para Uso Racional de As regulamentações e certificações energéticas surgiram na década Derivados do Petróleo e Gás Natural (CONPET) que atua em de 1990 como uma maneira de redução do consumo energético e promover uma cultura anti-desperdício do consumo de energia. emissão de gases causadores do efeito estufa. (LAMBERTS et al., Com relação a equipamentos de consumo elétrico foi criado o 70

PROCEL, e para aparelhos a gás o selo CONPET. (LAMBERTS et al., Em 2008 foram estabelecidos índices mínimos de eficiência 2015) energética para aquecedores de água a gás pela Portaria

Em 2000, com a crise energética foi criada a Lei 9.991/2000 que Interministerial Nº 298. Em 2009 foi publicado o regulamento determina a obrigatoriedade em investimento em pesquisas por Técnico de qualidade para o nível de eficiência energética de parte das empresas concessionárias, permissionárias e autorizadas edifícios comerciais, de serviços e públicos (BRASIL, 2009). Em 2010, do setor de energia elétrica. (EPE, 2014 a). A criação da Lei a criação da Portaria Interministerial nº 1.007/2010 (MME, MCTI, 10.295/2001 (“Lei de Eficiência Energética”) em 2001 estabelece MDIC) estabeleceu regulamentos para edificações residenciais níveis máximos de consumo de energia, e níveis mínimos de quanto a níveis mínimos de consumo para lâmpadas eficiência energética para equipamentos. incandescentes, proibindo a comercialização dos produtos que não estiverem de acordo com os dados desta portaria. (EPE, 2014 a) A Eletrobrás desenvolveu no Brasil a avaliação de utensílios (LAMBERTS et al., 2015) O Plano Nacional de Eficiência Energética domésticos com a finalidade de orientar o consumidor com relação (PNEE) de 2011 promove ações para que as metas sejam atingidas a aos gastos energéticos de seus equipamentos elétricos. Por outro longo prazo. (EPE, 2014a) lado, criou o selo edifica em 2003 através do programa Procel Edifica – Eficiência energética em edificações, como uma forma de Nota-se na Figura 1.6 que a implantação de regulamentações orientar projetos. (HERNANDEZ, 2015) quanto à obrigatoriedade de investimentos em pesquisas, padronização de equipamentos e informação ao consumidor é Em 2006 a Portaria Interministerial Nº 132, estabeleceu índices recente no Brasil, visto que tais diretrizes demonstram maior mínimos de eficiência energética para lâmpadas fluorescentes. Em regularidade a partir dos anos 2000. 2007 foi criado o Plano Nacional de Energia 2030 (PNE) que representa o primeiro documento oficial com metas a longo prazo para o país a fim de se obter menores gastos com energia. 71

Figura 1.6: Principais Políticas de Eficiência Energética no Brasil – 1984 a 2011 Fonte: Elaborado por LEONE, 2017 a partir de EPE, 2014 a.

Segundo dados do Balanço Energético Nacional de 2015 da pesquisa realizada pela ABESCO, Green Building Council Brasil (GBC) Associação Brasileira das Empresas de Serviços de Conservação de e Associação Brasileira de Refrigeração, Ar condicionado, Ventilação Energia (ABESCO) o setor industrial, comercial, residencial, público e Aquecimento (ABRAVA). (ABESCO, 2015) e serviços representam 50% da eletricidade consumida no Brasil. Segundo Lamberts, Dutra e Pereira (2014), no setor comercial, no (POTENCIA 2015). Destacam-se como as maiores fontes Brasil o consumo de energia por condicionamento de ar representa consumidoras, a iluminação e climatização das edificações segundo 47% do consumo de energia elétrica do país, em segundo lugar a 72 iluminação artificial que representa 22%. Destacam que o ar condicionado vem ganhando visibilidade no consumo de energia e conforme o aumento de poder aquisitivo da população, este cenário tende a aumentar. (LAMBERTS, DUTRA, PEREIRA, 2014). Sendo que a dependência dos edifícios do condicionamento do ar vem acompanhada de altos níveis de emissão de CO2. (GONÇALVES; CAVALERI, 2015). Em regiões de clima quente os custos com o uso de aparelhos de ar condicionado superam os gastos com energia elétrica. (PROCEL, 2007)

Em edifícios comerciais nota-se, independente do contexto Figura 1.7: Consumo de energia por setor no Brasil 1990/2012. climático, a predominância dos sistemas ativos de refrigeração Fonte: Adaptado por LEONE, 2017 de EPE, 2014 a como característica dos ambientes de trabalho em todo o mundo. No campo de arquitetura tornam-se cada vez mais importante, (GOLÇALVES, 2015) No Brasil, o consumo energético no setor de soluções projetuais que visam alcançar menor consumo de energia. comércio e serviços praticamente não alterou desde a década de A valorização de condições adequadas de conforto térmico, 1990, conforme mostra a Figura 1.7. ventilação e iluminação natural, e iluminação artificial através de lâmpadas com menor consumo, aquecimento de água por meio da energia solar e o reaproveitamento de águas, são algumas das características que devem ser empregadas no projeto com o objetivo de contribuir para melhores resultados em eficiência.

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O Brasil possui um valor expressivo de radiação solar podendo Figura 1.8: Potencial Fotovoltaico/ Consumo Residencial no Brasil (Ano base 2013) utilizar essa característica para exploração de energia. Porém ainda Fonte: Adaptado pela LEONE, 2017 de EPE, 2014 b não é utilizada em larga escala devido aos altos custos, se Estima-se que com a implantação do PROCEL, em 2015 a economia comparado ao poder aquisitivo da maioria da população. (EPE, em relação ao consumo total de energia elétrica no Brasil seja de 2014b) 2,5 %, no qual apenas o setor residencial tenha economizado 8,9%. Segundo o relatório da Empresa de pesquisa energética (2014), (PROCEL, 2016). Contudo segundo dados do relatório do Procel de “Considerando todo o país, o potencial é 2,3 vezes maior que o 2016, no período de 18 anos (1998 e 2015), houve redução de até consumo. ” O que demonstra que no Brasil há condições favoráveis 33% no consumo de equipamentos de ar condicionado do tipo para implantação de sistemas de captação de energia solar em janela devido ao desenvolvimento tecnológico. (PROCEL, 2016). Ao grande escala. A figura 1.8 demonstra a relação entre o potencial longo dos anos, o selo Procel tem contribuído para o aumento dos fotovoltaico e o consumo de energia por Estado, que varia de 1,4 a índices de eficiência energética de diversos equipamentos e 4 vezes. redução do consumo de energia elétrica. (PROCEL, 2015)

As questões que relacionam os impactos ambientais estão intrínsecas a todas as fases de projeto, mas possui maior intensidade no estudo preliminar, fase na qual o partido arquitetônico é concebido. (MONTEIRO, BITTENCOURT, YANNAS, 2015). Resultados positivos de eficiência energética para a edificação são baseados na inter-relação entre sistemas de

74 engenharia e arquitetura no sentido de apresentarem um projeto 1.6 FONTES REFERENTES AOS QUADROS integrado. QUADRO 1.1 ESTRATÉGIAS PARA MAIOR EFICIÊNCIA EM VIDROS O edifício verde, assim denominado pela Agência Internacional de A - http://www.unstudio.com/projects/hanwha-headquarter-remodeling energia (EIA), é aquele que apresenta maior eficiência energética e B - http://www.ignezferraz.com.br/mainportfolio4.asp?pagina=Artigos&cod_item=2 menor consumo de água e materiais resultando em melhor 210 C - http://www.gizmag.com/som-beijing-greenland- qualidade do ambiente interno. (EIA, 2008) center/43989/pictures?thumb=true#picture9 D - http://www.brenac-gonzalez.fr/fr/projet/ecole-polyvalente-halte-garderie- Conforme apontado no relatório do Programa Ambiental das claude-bernard http://www.archdaily.com/774816/escuela-primaria-and-parvulario-en-claude- Nações Unidas, The green economy report, são necessárias bernard-zac-atelier-darchitecture-brenac-and-gonzalez E - http://sgp-a.com/#/single/xicui-entertainment-center-and-media-wall/ reduções muito mais significativas do consumo de energia das F - http://www.makearchitects.com/projects/wanda-reign-hotel-facade/ G - edificações no cenário global. (Unep, 2011). “A eficiência energética http://www.som.com/projects/new_united_states_courthouse__los_angeles__s ustainable_design é, frequentemente, o indicador mais importante de desempenho http://www.som.com/news/som_presents_design_of_new_us_courthouse_at_f ambiental da edificação, pelo fato de a energia representar grande acades_conference. parte dos custos de operação, por ter alto impacto no conforto H - http://www.hoberman.com/portfolio/pola.php?myNum=29&mytext=POLA+Ginz térmico e visual dos ocupantes e pelo potencial de oferecer ao a+Building+Facade&myrollovertext=%3Cu%3EPOLA+Ginza+Building+Facade%3C %2Fu%3E&category=architecture&projectname=POLA+Ginza+Building+Facade consumidor informações sobre os gastos com energia. ” http://www.nikken.jp/en/projects/retail/pola-ginza-building.html.

KORDJAMSHIDI; KING (2009 apud LAMBERTS et al, 2015) I - http://www.hoberman.com/portfolio/heliotrace.php?projectname=HelioTrace J http://www.globalconstructionreview.com/innovation/auto-shading-facade- technology-could-stop-modern-g/

QUADRO 1.2 – PROTEÇÃO HORIZONTAL A - http://guidobondielli.com/project27_DynamicTower.html B - http://www.picharchitects.com/en/portfolio-item/centro-tecnologico-leitat/ C - http://www.niemeyer.org.br/obra/pro063 75

Imagem: http://www.arquitetosassociados.arq.br/?artigo=praca-da-liberdade- B - 153 http://www.tagoarchitects.com/Default.asp?bolum=shop1&gorev=oku&id=24&c D - http://studiogang.com/project/aqua-tower at=34&sid=865619802&l=tr E - http://www.ferrerarquitectos.com/proyecto.php?lista=1&proyecto=35 Imagem: http://indulgy.com/post/JrUxMX2ew2/sur-yapi-head-office-by-tago- architects QUADRO 1.3 – PROTEÇÃO VERTICAL C - http://www.playze.com/978464/tony39s-organic-house A - http://willbruderarchitects.com/project/burton-barr-phoenix-central-library/ Imagem: http://www.archdaily.com/378901/tony-s-organic-house- Imagem: http://www.commercialwindows.org/case_pcl.php playze/51a420f6b3fc4b39ee000191-tony-s-organic-house-playze-photo B - http://www.archea.it/pt-br/biblioteca-de-nembro/ D - http://www.jamesandtaylor.co.uk/news/articles/addenbrookes-mscp/ C - http://kkaa.co.jp/works/architecture/frac-marseille/ Imagem: E - http://www.3lhd.com/hr/projekt/poliklinika-st https://divisare.com/projects/235179-kengo-kuma-associates-roland-halbe- Imagem: http://www.3lhd.com/hr/novosti/poliklinika-st-u-konkurenciji-na-wan- www-rolandhalbe-de-frac awards-healthcare D - http://www.kierantimberlake.com/pages/view/21 Imagem: http://www.aiatopten.org/node/79 QUADRO 1.6 – CAMARÃO E - http://www.som.com/projects/us_census_bureau_headquarters A - http://www.boegelindnerk2.de/projekte/bildung-und-forschung/institut-fuer- Imagem: http://www.enclos.com/projects/united-states-census-bureau- physik-und-astronomie headquarters Imagem: http://www.coltinfo.at/aussenliegender-sonnenschutz-universitaet- potsdam.html QUADRO 1.4 – PROTEÇÃO MISTA B - http://www.nickl-partner.com/projekte/healing-architecture/innsbruck-khz/ A - http://elenbergfraser.com/#!/project/abeckett-tower Imagem: http://www.colt-info.de/files/presse/2011/pdf/2011-07-modulor- Imagem: http://elenbergfraser.com/wp- sonnenschutz.pdf content/uploads/2012/06/0710_ABeckett_Tower_MediaKit.pdf C - http://www.hackenbroich.com/english/projects/live/golf%E2%80%99s-tower- B - http://www.nikken.co.jp/en/projects/office/midrise/mokuzai-kaikan.html lima-peru.html C - http://www.mestura.es/projectes/destacats D - http://www.cie.nl/projects/25 D - http://studiogang.com/project/miami-design-district-residences E - http://giselbrecht.at/projekte/gewerbe_industriebauten/kiefer/index.html# Imagem: http://aasarchitecture.com/2014/10/studio-gang-releases-design-14- Imagem: storey-tower-miami.html https://www.architonic.com/en/project/jems-architekci-wilanowska-housing- E - http://www.plataformaarquitectura.cl/cl/777892/torre-olmo-leap- complex/5100249 laboratorio-en-arquitectura-progresiva http://www.plataformaarquitectura.cl/cl/777892/torre-olmo-leap-laboratorio- QUADRO 1.7 – TELA/ PERFURADO en-arquitectura-progresiva A - http://www.proteusfacades.com/project/secc-hydro-arena-car-park-glasgow/ B - http://www.ito-jun.com/p_egc/01.html QUADRO 1.5 – TORCIDO C - http://www.jhk.nl/EN/04522-cope.html A - http://www.inakiecheverria.com/en/proyecto/arquitectura/ D - http://www.grlc.vic.gov.au/locate/waurn-ponds-library Imagem: http://photo.zhulong.com/proj/detail60840.html http://www.plataformaarquitectura.cl/cl/02-100058/en-detalle-muro-vegetal- para-el-museo-de-san-telmo-nieto-sobejano-arquitectos

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Na atualidade a forma arquitetônica expandiu-se além da CAPÍTULO 2 – TECNOLOGIA DIGITAL geometria euclidiana, tornando-se não euclidianas, fractal,

processual e a paramétrica. (SHELDEN, a 2011) com a modelagem 2.1 TECNOLOGIA DIGITAL digital foi possível alcançar novas possibilidades. (KOLAREVIC, 2003)

Portanto, a concepção de arquitetura sempre foi baseada na No final do século XX, o projeto ganha novo alcance com o uso do exploração da geometria, sob a forma de representação em computador. (SCHMID, 2005). Os softwares inicialmente foram desenhos com base na geometria descritiva. Já a arquitetura utilizados para produção de navios e aeronaves, e posteriormente contemporânea contribui com a exploração de formas livres e, para a construção civil. Por volta da década de 1980, possibilitaram portanto, a geometria tem se tornado mais complexa e desafiadora. uma maior liberdade de criação de formas complexas. (VOLLERS, O design digital permitiu um novo nível de experimentação com 2001) relação às formas livres. (POTTMANN, 2010) A arquitetura foi fundada nos princípios e ideologias dos sistemas O computador entra no final do século XX como uma ferramenta cartesianos e euclidianos. Geometrias euclidianas utilizam-se de fundamental para lidar com a complexidade dos edifícios. linhas, arcos, ângulos e intersecções sem direta relação com o meio Atualmente o projeto digital é baseado em fórmulas matemáticas. espacial. Caracterizando-se por um sistema linear, contínuo e (SCHODEK et al., 2004). Podemos notar que há uma relação direta singular. Já o sistema cartesiano coloca a forma como uma função entre o desenvolvimento das ferramentas de representação de algébrica em pontos de coordenadas que são numerados no desenho e formas complexas em arquitetura. Com o avanço do espaço. O Sistema euclidiano/ cartesiano é identificado como desenho digital foi possível alcançar soluções que antes, eram funções tridimensionais e espaços numerados. (SHELDEN, a 2011) obstáculos para representação de formas complexas.

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Nos anos 80 surge a capacidade de modelar formas orgânicas, e fruto de uma criação coletiva, em que uma série de pessoas e com isso, as técnicas de modelagem de superfícies contínuas agentes projetam e alimentam o banco de dados. baseadas em polinômios de terceiro e quarto grau, mudam a As tecnologias digitais muito têm colaborado para as práticas concepção e geometria das formas. Alguns softwares fazem arquitetônicas, muitas vezes viabilizando o meio de projetar, representações de objetos que poderiam ser desenvolvidos através através de formas e soluções almejadas pela equipe técnica, mas de desenhos convencionais, na prancheta. Já outros não, e assim, a também criam um desafio quanto à possibilidade de fabricação e participação da tecnologia é maior no resultado do projeto, e o construção. (KOLAREVIC, 2003) computador passa a não ser apenas um meio de representação, O meio de produção através do desenho assistido por computador mas também um parceiro no resultado do projeto. (CAD) e a fabricação assistida por computador (CAM) apenas Até o início da década de 90, geometrias sofisticadas eram começaram a ter impacto em projetos e construções nos últimos sinônimo da presença de paraboloides e hiperboloides. (PICON, anos, eles abriram novas oportunidades com relação às formas em 2010) O computador permitiu novas formas, algo que não poderia arquitetura, viabilizando produções complexas que até pouco ser feito no método tradicional. Da mesma maneira, o ofício do tempo atrás eram difíceis tanto para projetar como execução. arquiteto muda devido à capacidade de gerar famílias de formas e (KOLAREVIC, 2003) (POTTMANN, 2010) não uma forma única. A exploração de formas complexas conseguidas através da Mark Burry (2005) relata que o futuro da arquitetura passa por modelagem digital baseada em Non-Uniform Rational B-Splines scripts, que correspondem a codificação do conhecimento de uma (NURBS) permitiu ampliar as possibilidades da geometria, que com maneira abstrata e expressam o poder do conhecimento que as a utilização de CAD ou CAM eram difíceis de conseguir. NURBS pessoas têm, e que são passados para uma máquina, e não para representam a capacidade de controlar as formas geométricas outra pessoa. Nesse contexto, o projeto não é de uma pessoa, e sim através da manipulação interativa de pontos de controle. Com o 79 alcance de novas geometrias, passou-se a buscar formas viáveis desempenha um papel totalmente digital desde a concepção até a economicamente para produção. (KOLAREVIC, 2003) As Splines e fabricação, inclusive para geometrias complexas. A Geometria NURBS foram desenvolvidas nos laboratórios da Citroen e Renault Arquitetural tem fortes raízes em matemática aplicada, ciência para definições matemáticas de curvas e superfícies nos anos de computacional e engenharia. E a tendência em alcançar 1950. A partir da década de 1990 começaram a ser utilizados nos complexidade geométrica estabelece uma relação direta ao softwares CAD utilizados em arquitetura. (SCHEURER, 2010) aprendizado de geometria na arquitetura. Os usos efetivos de

A indústria da construção é uma das últimas a absorver as novas softwares geométricos para realizar desenhos paramétricos exigem tecnologias, as primeiras a adotar novas ferramentas tecnológicas maior conhecimento de geometria. (POTTMANN, 2010). Um são o setor automobilístico, aeroespacial e naval. A arquitetura exemplo disso é o uso da ferramenta computacional Computer apropria-se de materiais, métodos e processos de outras indústrias Aided Tridimensional Interactive Application (CATIA) que já estava com o objetivo de incorporar à arquitetura aquilo que for sendo utilizado há 20 anos quando o arquiteto Frank Gehry necessário para gerar avanço e inovação no setor. (KOLAREVIC, começou a utiliza-lo em projetos de arquitetura. (KOLAREVIC, 2003) 2003) (POTTMANN, 2010)

Pesquisas oriundas das indústrias do automóvel e da aviação 2.2 MODELAGEM PARAMÉTRICA E ALGORITMOS APLICADOS AO PROJETO ARQUITETÔNICO resultaram em estudos sobre matemática para aplicação em soluções algorítmicas. Essa aplicação à arquitetura é nomeada de O parametricismo tem surgido apenas nos últimos anos, devido ao “Geometria Arquitetural” (AG), que consiste no desenvolvimento desenvolvimento de sistemas de desenhos paramétricos de novas ferramentas para a criação de modelos digitais que avançados. Os mais recentes aperfeiçoamentos da ferramenta atendam aspectos da forma, e já incorporam requisitos quanto à baseiam-se em sistemas paramétricos avançados e técnicas de estrutura, materiais, construção... Devido a essas características, 80 scripts. “Esse estilo está reivindicando hegemonia dentro da de acordo com parâmetros e padrões. (SCHUMACHER a, 2010) A arquitetura de vanguarda. Sucede o modernismo como uma nova arquitetura contemporânea é caracterizada por apresentar onda de inovação sistemática. ” (SCHUMACHER a, 2010) predominância da heterogeneidade, diferenciação, singularidade e

Tem sido tão utilizado que atualmente está presente em inúmeros individualidade. seguimentos da arquitetura, desde projetos de interiores até planos A modelagem paramétrica contribui para a exploração de urbanísticos das cidades. Quanto maior a escala do projeto, maior diferentes configurações geométricas devido à possibilidade de sua complexidade programática. (SCHUMACHER a, 2010) variações das dimensões, proporções e formas. Esse tipo de

A novidade na utilização das superfícies NURBS é a criação de abordagem em arquitetura contribui com soluções inesperadas e formas contínuas sem depender da álgebra, dessa maneira, não se inovadoras obtidas com a manipulação e combinação dos sabe a equação que está por trás da ferramenta, mas através desse parâmetros criados. (FLORIO, 2009). A definição da geometria por meio de parâmetros permite a criação de infinitas possibilidades de recurso torna-se possível criar superfícies inovadoras. Esse conceito carrega como característica atender o heterogêneo, devido a formas, sendo elas, euclidianas e não euclidianas. (FLORIO, 2012) sociedade caracterizar-se por apresentar interesses distintos e Uma das grandes vantagens caracteriza-se pela viabilidade dessas únicos. Nesse sentido, a arquitetura e o urbanismo vão de encontro múltiplas formas e combinações já nas etapas iniciais de projeto. a atender essa demanda da sociedade através de técnicas de (BEAURECUEIL; LEE, 2015) desenho paramétrico. No desenho parametrizado “parte-se de uma base geométrica

É proposto, portanto, a identificação de um novo estilo, e não virtual à qual se ligam todos os elementos isolados do desenho. apenas de um conjunto de regras. O estilo paramétrico inspirou Essa base é determinada por parâmetros a que se atribuem valores novas ambições e valores na qual são explorados aspectos além da variáveis. Conforme são dados esses valores, todas as partes estética, devido à procura por gerar diferentes soluções que variam conectadas da base geométrica são atualizadas automaticamente. ” 81

A utilização de softwares com esse conceito otimiza a produção, “Computação paramétrica constrói ligações entre uma vez que permitem a diminuição do tempo de projeto e fatores como os ângulos da geometria solar e os colabora para que um mesmo modelo possa resultar em várias parâmetros formais que definem o edifício e seus possibilidades de modificações e variações, tornando ágil a componentes. Nesse sentido os ângulos solares podem visualização dessas variáveis no desenho. A utilização da ser usados para a geração da forma do edifício (...). O modelagem paramétrica possibilita a redução do tempo de mesmo pode ser aplicado ao projeto de componentes execução das alterações mesmo em geometrias complexas. de fachada e coberturas visando ao dimensionamento (HUDSON; SHEPHERD; HINES, 2011) de soluções mais localizadas e próximas da relação

Essa ferramenta garante maior autonomia dos arquitetos, pois entre a abertura e o espaço interno. ” (BEAURECUEIL; possibilita fazer alterações na proposta de projeto de maneira mais LEE, 2015 p 314) eficaz se comparado a outros softwares, sendo possível avaliar o O diferencial da modelagem paramétrica está em podermos melhor desempenho e auxilia no processo de concepção do embutir informações quanto às intenções esperadas no campo do projeto. O grande diferencial, portanto, é que com a modelagem design, engenharia e fabricação de maneira independente da paramétrica é possível alterar os parâmetros, testar configurações geometria, e de acordo com as alterações no modelo, essas diversas sem recomeçar do início. intenções permanecem. Nesse sentido, os algoritmos contribuem

Podem ser explorados vários fatores, como por exemplo, o estudo para a tectônica do modelo. (SHELDEN, b 2006) da trajetória solar, como auxilio para desenvolvimento do projeto. No que diz respeito às novas ferramentas computacionais, é visado As medidas dos componentes de proteção solar podem ser o desenvolvimento de softwares que satisfaçam requisitos quanto à dimensionadas com relação a variáveis da geometria solar. construção, materiais aplicados, tecnologia para fabricação e propriedades estruturais. (POTTMANN, 2010). Com isso, os projetos 82 gerados digitalmente carregam maiores informações através de realizado através de restrições estabelecidas que impeçam com que bancos de dados, garantindo maior controle sobre a construção. as soluções alcançadas recaiam em padrões já estabelecidos, (KOLAREVIC, 2003) ultrapassados ou que precisam ser evitados. Esse processo é

Na atualidade a inserção da tecnologia digital na concepção do chamado de heurística negativo. Por outro lado, podem ser criados edifício significa a incorporação de banco de dados no modelo, que e estabelecidos princípios orientadores que permitem com que o são responsáveis por mudar significativamente a forma como a trabalho siga uma direção em particular. Esses são chamados de arquitetura é projetada e feita na contemporaneidade. Além disso, heurísticas positivos. (SCHUMACHER a, 2010) a mudança está no paradigma dos idênticos, pois atualmente Esse modo de projetar só existe devido aos avanços da geometria prevalece o interesse pela variabilidade. computacional. Técnicas de scripting e modelagem paramétrica

Na arquitetura contemporânea o uso de tecnologias digitais têm se tornado uma realidade generalizada a ponto que não ser mais possível competir no meio da arquitetura contemporânea sem emprega uma série de dados e informações ao projeto transcendendo o mesmo de uma apresentação meramente visual. dominar e aperfeiçoar tais procedimentos. (SCHUMACHER a, 2010) Articulam-se aos projetos variáveis, ou seja, várias possibilidades. Trabalhar com modelagem paramétrica é poder criar peças Esse processo viabiliza que as equipes de profissionais possam similares, porém diferentes entre si, sabendo que o que há de realizar escolhas de maneira adequadas visando a melhor opção comum entre as soluções viáveis, é o entendimento de como os dentre as restrições estabelecidas. (KOLAREVIC, 2003) elementos serão definidos geometricamente e com precisão dentro

As ferramentas como o parametricismo e scripts colaboram em de um algoritmo. A maneira com a qual combinamos os parâmetros acelerar, resolver e refinar permitindo formulações e execuções na modelagem paramétrica pode induzir a imaginar um conjunto de complexas entre sistemas e subsistemas de forma precisa. O soluções na qual, possivelmente, o profissional não havia pensado processo de estabelecimento de regras no modelo paramétrico é 83 anteriormente. Portanto, esse modo de trabalho favorece a manusear uma série de desenhos. Porém a programação e descoberta por formas inusitadas. configuração das variações de um desenho requer conhecimentos

Algoritmos são compostos por conjuntos de regras e operações que específicos, uma vez que essa possibilidade carrega como pré- alcancem soluções para um problema estabelecido, são formados requisito saber programar. (SCHEURER, 2010). Portanto, a pela definição dos dados de entrada, ícones necessários que necessidade de arquitetos por inovação formal e sistemas baseados completam a operação e os dados de saída. Sua utilização em em simulações exigiu dos profissionais novos processos que se projetos de arquitetura permite uma postura investigativa e estendem para além das capacidades da modelagem 3D e pacotes exploratória no processo de projeto, possibilitando a BIM. (MILLER, 2011) reconfiguração e recombinação dos parâmetros com o objetivo de Na elaboração de um algoritmo é possível configurar variações nos gerar diferentes experimentos, a fim de obter diferentes soluções. parâmetros com a intenção de gerar diferentes possibilidades de combinações entre eles. A variação acontece de acordo com a O advento da tecnologia digital permite aos arquitetos codificar projetos com expressões algorítmicas e geométricas, resultando em recombinação ou redefinição dessas variáveis gerando em novas precisão e ampla exploração da forma. (CECCATO, 2012). Com isso, combinações e por consequência novas soluções. Resultando, a personalização tem se tornado uma constante na atualidade. portanto, em um conjunto de definições que vão gerar diferentes soluções no espaço. Um algoritmo carrega propriedades que definem um componente ou conjunto de parâmetros de entrada, e assim, proporciona um O uso da modelagem paramétrica muda os resultados obtidos com modelo 3D como saída, ou seja, como resultado. Podendo otimizar o projeto, uma vez que não é projetada uma geometria específica, tarefas, como evitar o desenvolvimento de inúmeros desenhos mas um conjunto de princípios em equações paramétricas que diferentes, facilitando, portanto, o processo de projeto, uma vez podem ser variadas de acordo com a necessidade. Por isso a grande que manusear um algoritmo torna-se mais fácil e eficiente do que mudança na estratégia do projeto passa a ser a exploração das 84 potencialidades desses infinitos parâmetros de variáveis que 2.2.1 EXEMPLOS DE PROJETOS PARAMÉTRICOS podem ser criados, e não deixar o projeto preso a apenas uma solução. (KOLAREVIC, 2003) O projeto do Aviva Stadium localizado em Dublin de autoria dos arquitetos Scott Tallon Walker e Populous, em 2010, foi o primeiro O conceito versoning representa a ideia de criar várias versões da projeto a utilizar a modelagem paramétrica em todas as etapas do mesma ideia, explicitando um controle de versões, é um termo processo, através da ferramenta Generative Components (GC) como operativo, que descreve mudanças significativas na maneira de meio de otimização do desenho da forma, estrutura e soluções de arquitetos e designers utilizarem a tecnologia para expandir no fachada de modo interativo. (HUDSON; SHEPHERD; HINES, 2011) tempo e no espaço os efeitos potenciais do desenho. Na arquitetura paramétrica, é possível alterar os parâmetros e obter O desenvolvimento do modelo do estádio foi realizado pelas diferentes versões e possibilidades através da exploração de um equipes de arquitetura e engenharia de forma mútua, permitindo a mesmo algoritmo. Esse conceito expressa a recombinação dessas interação entre as equipes nas tomadas de decisões através das geometrias, na qual a precisão da construção se dá com a avaliações quanto à envoltória e estrutura, podendo analisar as modelagem paramétrica. E assim, são atingidas diferentes versões mudanças e suas implicações como um todo. Por um lado, a de modulações a partir dos mesmos elementos. (SHoP, 2002) estrutura era avaliada com relação a sua eficiência e desempenho estrutural, por outro, a arquitetura com relação ao resultado O processo de concepção através da modelagem paramétrica estético. (HUDSON; SHEPHERD; HINES, 2011) exercita a busca pela originalidade e o inesperado na forma arquitetônica. A interação entre as equipes foi uma maneira de viabilizar a criação, através da racionalização e posterior construção da envoltória do

edifício. Para solução da mesma, foram envolvidas as equipes de

arquitetura, engenharia mecânica, empreiteiro e prestadores de 85 serviços de revestimento. O trabalho em conjunto visou cumprir os A elaboração do revestimento da fachada envolveu diversos requisitos quanto à ventilação sem comprometimento estético. profissionais como: equipe de arquitetura, cliente, especialistas em (HUDSON; SHEPHERD; HINES, 2011). Nesse sentido é evidente que design de fachada e o contratante do revestimento (profissional o modelo paramétrico teve a função de partilhar informações responsável pela fabricação das peças). O método adotado para o através de uma base de dados única entre as diversas disciplinas desenvolvimento do projeto é chamado de Chandrasekaran que envolvidas no projeto. significa uma sequência de “propor – criticar - modificar” (HUDSON;

Para definição da forma da edificação foram utilizadas curvas de SHEPHERD; HINES, 2011) A ideia é justamente um processo no qual controle ou “curvas de lei”, que servem para controlar a geometria são propostos elementos, testadas situações a fim de verificar seu e expressam a interação do projeto. (HUDSON; SHEPHERD; HINES, desempenho no conjunto e por fim, modificações para se obter 2011) A exploração da modelagem paramétrica permitiu não melhores resultados. A figura 2.2 exemplifica o estudo da fachada apenas um resultado quanto à forma, mas vários desenhos através de softwares no qual foram avaliados conceitos estéticos e possíveis para estudo. (Figura 2.1) funcionais como a ventilação.

Figura 2.1: Variação dos parâmetros e modificação da forma Fonte: HUDSON; SHEPHERD; HINES, 2011

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automatizar seus posicionamentos ao longo de toda a fachada através de cálculos dos ângulos em função na posição dos painéis adjacentes. Anteriormente à construção o sistema foi testado com a execução tridimensional (protótipo) para avaliar se o algoritmo funcionou ao longo de todo o edifício, possibilitando alterações e refinamentos do mesmo. (HUDSON; SHEPHERD; HINES, 2011)

Os painéis de revestimento têm um eixo lateral de rotação assemelhando-se a um telhado de cascalho. Esse eixo também possibilita a fixação em posição aberta para proporcionar a entrada

de ar. A definição de quantidade e localização dos painéis com Figura 2.2: Painéis de revestimento da fachada possibilidade de abertura foram definidas com base nos estudos Fonte: HUDSON; SHEPHERD; HINES, 2011 estéticos através de modelos físicos entre as equipes de arquitetura A modelagem paramétrica ainda colaborou em impor restrições e engenharia mecânica. (HUDSON; SHEPHERD; HINES, 2011) geométricas ao modelo a fim de não ultrapassar os custos Em um projeto de edificações um único algoritmo pode ser estabelecidos, de maneira que fosse possível a visualização do referência para diversos aspectos, no caso do estádio, o projeto da modelo a todo o momento. Um exemplo disso está na modulação fachada tinha por objetivo conciliar três critérios, sendo eles: dos painéis da fachada, no qual precisavam ser planos, utilizar ventilação da fachada, entrada dos ventos, chuva e estética. perfis padrão e suportes para a fixação da fachada. Foram (HUDSON; SHEPHERD; HINES, 2011). Nesse sentido, os resultados desenvolvidos suportes padronizados para apoiar conjuntos de no desenho da fachada implicam diretamente na interdependência painéis através de algoritmos que foram criados com a função de e otimização desses fatores para atingir uma boa solução. 87

O emprego da modelagem paramétrica foi além da produção e desenvolvimento do projeto, sendo também utilizado para gerar a documentação de construção. A fachada foi dividida em sete seções, e por fim, subdivididas em compartimentos estruturais. (HUDSON; SHEPHERD; HINES, 2011)

Outro exemplo da utilização da modelagem paramétrica é a obra City Hall de autoria do escritório Foster & Partner, que abriga a

Assembleia de Londres e os escritórios do prefeito e funcionários da Figura 2.3: Processo Form finding Greater London Authority inaugurado em 2002. O processo de Fonte: FOSTER & PARTNERS, 2016 projeto se deu através da busca por uma forma eficiente, sendo Sua forma foi concebida de maneira a maximizar sombreamento e decorrência da otimização do desempenho energético. (Figura 2.3) minimizar a exposição à luz solar direta, alcançando economia de (KOLAREVIC, 2003) energia que representa um quarto do consumo de um edifício de escritórios climatizado em Londres. O processo da busca pela forma passou por alterações após simulações de acústica. (KOLAREVIC, 2003; FOSTER & PARTNERS, 2016) A figura 2.4 demonstra os estudos com relação a trajetória solar e níveis de radiação solar na envoltória do edifício.

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Outro projeto com utilização de modelagem paramétrica é o Tennis Center Hangzhou do escritório NBBJ localizado em Hangzhou na China, concluído em 2013.

A envoltória do edifício possui sistema modular de treliças de aço estruturais que também desempenham a função de sombreamento da edificação. A parametria foi utilizada para conceituar, simular e documentar sistemas geométricos complexos. No âmbito da conceituação, as ferramentas Rhinoceros 3D e o plug-in Grasshopper foram utilizados no projeto para concepção e documentação do estádio. O algoritmo foi criado para definir e controlar a geometria da superfície e estudar as variações formais e as simulações foram utilizadas para testar a estrutura. (MILLER, 2011) (Figura 2.5)

Figura 2.4: Estudo de insolação com simulação computacional Fonte: FOSTER & PARTNERS, 2016

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Figura 2.5: Estudo com variação da forma Fonte: MILLER, 2011

A demanda pela inovação em arquitetura tem exigido profissionais desportivos também foram criados para chegar à forma final cada vez mais completos, com domínio de modelagem 3D e pacotes (MILLER, 2011) (Figura 2.6)

BIM. Um algoritmo foi desenvolvido no Grasshopper com a finalidade de definir a geometria do estádio. A avaliação quanto à estética foi possível através da exploração da forma de acordo com as alternativas e variações criadas. Parâmetros para avaliação de sombra, drenagem, desempenho estrutural e sistemas técnicos

90

Para o projeto da envoltória foi desenvolvido um algoritmo paramétrico com o objetivo de visualizar e quantificar a superfície. E assim, as pétalas foram panelizadas (divisão em peças) para viabilidade construtiva. O revestimento foi estudado para obter maior precisão na definição da aparência visual das costuras do painel, espaçamento e perfuração. (MILLER, 2011)

A implantação de novas tecnologias no processo de projeto ocorre de forma lenta, visto que as produções de escritórios de arquitetura atualmente tanto em projeto como processos de produção estão em vigor há décadas ou mais. Por outro lado, os avanços em informação baseados nas necessidades econômicas exigem que arquitetos desenvolvam sistemas e processos que sejam adaptáveis e flexíveis. O estádio Hangzhou é um exemplo na qual novas tecnologias foram criadas, desenvolvidas e aplicadas ao projeto com o objetivo de obter melhor qualidade da obra. (MILLER, 2011)

O sistema estrutural foi analisado através de simulações computacionais para visualizar as forças de tração e compressão e identificar áreas de tensão máxima. (MILLER, 2011)

Figura 2.6: Algoritmo da definição da geometria Fonte: MILLER, 2011 91

Nota-se que esse projeto utilizou a parametria de forma ampla, a fim de analisar diversos aspectos da obra e que estabelecem relação direta entre si.

O projeto do edifício Canton Tower também utilizou técnicas de modelagem paramétrica para concepção e desenvolvimento do projeto. A torre é de autoria dos arquitetos Information Based Architecture (IBA), localizada em Guangzhou na China. Foi inaugurada em 2010, e representa a maior torre da China. (HEMEL; KUIT, 2013) (Figura 2.7)

Figura 2.7: Canton Tower - desenhos técnicos Fonte: http://www.arch2o.com/case-study-parametric-twist-canton-tower/ 92

A ideia da equipe foi conceber uma forma arquitetônica com arquitetônicas na estrutura e avaliação da própria estrutura quanto possiblidade de fabricação levando em consideração a economia. A à rigidez e estabilidade. A forma final da edificação é resultado da O projeto obteve consultoria estrutural da empresa ARUP, integração entre as necessidades da envoltória e estrutura, renomada na área estrutural de obras conhecidas e complexas deixando mais densas áreas necessárias a desempenhar um como o Sydney Opera House. comportamento estrutural mais reforçado e mais abertas as áreas

A forma da edificação tem por objetivo fugir da geometria angular, na qual eram pretendidas maiores aberturas e ambientes com simplista e baseada por repetição. A utilização da modelagem maior luminosidade. (HEMEL; KUIT,2013) (Figura 2.8) paramétrica envolveu tanto a forma arquitetônica como as Os autores expressam que o avanço tecnológico criou espaço para soluções estruturais como estratégia de controlar a inter-relação maior integração da arquitetura e disciplinas complementares, entre forma e estrutura. Foi desenvolvida um algoritmo que através da grande contribuição de softwares de simulação. A mapeou a geometria da estrutura através da utilização de dez modelagem paramétrica, por ter permitido rápidos estudos de parâmetros. Com base nestes parâmetros, uma série de diferentes soluções, colaborou para tomadas de decisões combinações puderam ser criadas a fim de estudar as implicações assertivas.

Figura 2.8: Sequência de estudo das torções Fonte: http://www.arch2o.com/case-study-parametric-twist-canton-tower/

93

2.3 SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL: CONCEITOS E DEFINIÇÕES importância na formulação de respostas sobre o desempenho ambiental do edifício, uma vez que não há fórmulas para soluções As simulações computacionais obtêm um papel fundamental nas arquitetônicas ou tecnológicas predefinidas que possam escolhas do projeto. (AMORIM, LIMA, 2001). Juntamente com as desempenhar um bom resultado à edificação. (GOLÇALVES, 2015) ferramentas de avaliação e procedimentos analíticos colaboram Ao contrário da representação, a simulação é dinâmica, porque quanto ao aperfeiçoamento de decisões e avaliações, muitas vezes, garante respostas diferentes dependendo da maneira como se abrindo espaço a soluções tecnológicas e estratégias inovadoras de interage com o elemento em estudo. Enquanto a representação é projeto. Por outro lado, não são dos resultados analisados nas bidimencional, a simulação é tridimencional. Nesse conceito, a simulações que teremos as soluções ótimas, ou seja, aquelas que arquitetura produz seus modelos através da prototipagem virtual, desempenham a melhor solução, na qual encontraremos as na qual o edificio é virtualmente construído, contendo informações respostas às questões ambientais e energéticas, mas os resultados de todas as diciplinas, antecipando a visualização da obra. expressam uma compilação entre diversos fatores. (GOLÇALVES, Na etapa de anteprojeto as ferramentas de simulação são de 2015) grande importância para avaliar o desempenho do projeto, As simulações são veículos com finalidade de testar, validar e aferir diferente da etapa de estudo preliminar na qual não se tem todas situações com o objetivo de alcançar resultados que poderão ser as informações necessárias para simulação. (MONTEIRO, facilitadores nas tomadas de decisão e escolhas em projeto. BITTENCOURT, YANNAS, 2015) Podendo ser empregadas desde pequenas escalas de projeto até à A antecipação está relacionada ao desenvolvimento do partido cidade. arquitetônico desde a concepção. Quando testadas apenas nas A busca pelo novo seja nas formas inusitadas, materiais fases finais de projeto, as estratégias se restringem apenas a tecnológicos e soluções inesperadas, representam grande correções e ações de reparo tornam-se restritas. (GONÇALVES; 94

MOURA; KUNIOCHI, 2015). Sendo assim, a probabilidade de serem rapidamente a mecânica da computação. (MONTEIRO, atingidos melhores resultados quanto ao desempenho é maior BITTENCOURT, YANNAS, 2015). quando utilizados softwares que avaliam as diversas funções no A última década do século XX marcou o início de uma geração de edifício desde as fases iniciais, desta forma, as abordagens das edifícios que levavam em consideração o melhor desempenho ferramentas computacionais não funcionarão como uma adaptação ambiental. (GONÇALVES, BRUNELLI; BODE, 2015). Nos anos 90 da forma e sim uma solução de projeto na qual estejam vinculados arquitetos e pesquisadores passaram a utilizar o conceito de à interligação entre desempenho, função e forma da edificação. desenvolvimento sustentável, interessando-se pelo alcance da (LYNCH, 2015, NATIVIDADE, 2010) eficiência energética através de técnicas passivas para iluminação e Todo caso, o que pode ser verificado em fase de projeto são ventilação, uso de células solares turbinas eólicas e fachadas tendências, o real desempenho da edificação só pode ser duplas. (UMAKOCHI, 2008) averiguado, de fato, na fase de pós-ocupação. Ao longo dos anos 2000 essas ferramentas de avaliação têm se Os primeiros experimentos relacionados à simulação ocorreram nas aperfeiçoado, esse processo se dá através do aumento da agilidade décadas de 1960 e 1970 avaliando a envoltória do edifício através do processamento das máquinas, nas mudanças de interface dos do desempenho energético, que corresponde “ao comportamento softwares, que vem se tornando cada vez mais visuais e de fácil do perfil de consumo de energia da edificação e seus sistemas compreensão ou mesmo na agilidade das operações. (MONTEIRO, (iluminação, climatização, elevadores) durante um período de BITTENCOURT, YANNAS, 2015) tempo (dias, meses ou anos). ” (HERNANDEZ, 2015 p 286) A partir Desde a década de 2010 os softwares de simulação envolvendo dos anos 1980 as experiências com relação ao ensino de simulações questões de desempenho evoluíram muito. Até então, a integração computacionais têm demonstrado que o arquiteto tem dominado entre eles não era muito desenvolvida, a conversão de modelos paramétricos para os softwares de simulação resultava em um 95 processo complexo. Com o aprimoramento dos programas as técnico do projeto. ” (GONÇALVES; CAVALERI, 2015 p 77) O uso de avaliações foram facilitadas e permitiu a interpretação de métodos de avaliação por simulação não invalida processos geometrias complexas. (BEAURECUEIL; LEE, 2015) convencionais para análises, esse processo apenas tende a

Possibilita situações comparativas entre diversos resultados da contribuir na averiguação de múltiplos fatores que podem ser avaliação de dados e variáveis distintas, podendo enriquecer as testados. soluções de projeto. Por outro lado, a interpretação dos resultados No Brasil estão sendo utilizadas normas que indicam diretrizes requer conhecimento crítico a respeito do desempenho ambiental como referência. Na busca por construções mais eficientes do de edifícios para alcançar os requisitos necessários a um projeto ponto de vista energético foi criada a norma internacional ASHRAE satisfatório ambientalmente. 189.1 (HERNANDEZ, 2015)

Simular acarreta em incorporar complexidade e aprimoramento nos A American Institute of Architect (AIA), em 2006 adotou o desafio projetos como, por exemplo, para viabilizar edifícios que não 2030, que estabelece que novos edifícios devam atingir a dependam de sistemas mecânicos de condicionamentos de ar, é neutralidade em emissões de carbono até o ano de 2030. Como preciso projetos capazes de combinar variações diárias e sazonais maneira de avaliar e acompanhar o andamento das metas, a cada de ocupação e clima. Essa estratégia é chamada de arquitetura ano são emitidos relatórios que relatam o consumo de energia e adaptativa, na qual a forma e envoltória tem a capacidade de se descobertas a respeito do assunto. No ano de 2015 foi abordada a ajustar e possuir propriedades variáveis. YANNAS (2013 apud inserção da utilização de softwares de simulação já nas etapas MONTEIRO; BITTENCOURT; YANNAS, 2015, p51). iniciais do projeto. No resultado da análise dos relatórios, foi

O entendimento do edifício com relação ao desempenho que ele constatado que os projetos que utilizaram ferramentas pode vir a ter está atrelado a “simulações computacionais, que computacionais de simulação no ano de 2014 ultrapassaram as auxiliam na visualização do fenômeno físico e no aperfeiçoamento metas estabelecidas. (LYNCH, 2015) 96

O uso de simulações para desempenho energético possibilita um O interesse pela exploração do design em fachadas com utilização melhor entendimento dos fatores climáticos e relações com o de menor quantidade de material, menor consomo de energia, entorno. O alcance do melhor desempenho da edificação está facilidade de manutenção, contribui para que formas ortogonais relacionado também às condições favoráveis de habitabilidade sejam vistas de forma monótona, (VOLLERS, 2001) despertando o juntamente com a otimização dos consumos de energia. interesse pela customização em massa.

No que diz respeito à eficiência energética, a simulação quanto à As simulações representam um design interativo na exploração de radiação solar incidente em uma superfície da fachada é importante estratégias, e a utilização de ferramentas computacionais CAD inclusive para verificar melhores posicionamentos de instalação de (Computer-Aided Design) tem aumentado nas duas últimas placas solares para geração de energia, uma vez que os resultados décadas. As vantagens da modelagem computacional estão na demonstram as zonas que a superfície recebe maior radiação ao rápida produção, possibilidade de alterações e edições no modelo e longo de todo o ano. Podendo ainda, combinar o ângulo de por representarem orçamentos menos onerosos do que a produção proteção solar através do quebra-sol para sombreamento dos de modelos físicos. (BUDIG, LIM, PETROVIC, 2014) As informações ambientes internos com a instalação de placas solares sobre a de dados climáticos do local a qual se pretende estudar são plataforma de proteção. inseridas nos softwares possibilitando a aproximação com

Os métodos que utilizam programas computacionais viabilizam resultados mais coerentes. medições em vários pontos simultaneamente, e possibilitam a O estudo através de maquetes carregam vantagens particulares. realização de complexos cálculos com agilidade, facilitam avaliações Mas no que envolve o meio computacional, a quantidade de dos modelos com precisão de processamento. Além do que detalhes que podem ser inseridos no modelo são infinitamente algoritmo oferecem resultados confiáveis. (FONSECA, PEREIRA, maiores se comparado ao modelo físico. (BUDIG, LIM, PETROVIC, CLARO, 2010) 2014) 97

Além das simulações estarem se tornando habito no contexto de dessa maneira, pode-se buscar vistas privilegiadas, as quais de avaliação do edifício ainda enquanto projeto, elas tendem a acordo com o mapeamento dos edificios do entorno, é possivel incorporar cada vez mais a multidisciplinaridade, na qual deverá projetar as aberturas garantindo que os ambinetes internos tenham colaborar para a melhoria da qualidade das edificações. cones visuais interessantes. Visar um edifício dentro de um (HERNANDEZ, 2015) contexto urbano consolidado. (SCHODEK, 2004)

O renomado escritório Bollinger+Grohmann, localizado na Abordar aspectos energéticos significa uma inter-relação entre Alemanha é um exemplo da utilização da inovação tecnológica, no diversos condicionantes do projeto, desde a relação com o entorno qual se aplica a interdisciplinaridade entre profissionais, uso de e o terreno (implantação e orientação), instalações de ferramentas computacionais e realização de estudos e pesquisa a equipamentos (refrigeração, aquecimento), escolha de formas fim buscar melhores resultados às áreas de arquitetura e (proteção solar) e componentes (aberturas, paredes). (LAMBERTS engenharia. et al, 2015). Ou seja, “exige o planejamento adequado destes

Realizam, portanto, simulações computacionais, por exemplo, sistemas no projeto da edificação, para melhor adequação às quanto à iluminação natural em fases iniciais do projeto, para aferir condicionantes geográficas e físicas locais de modo a alcançar um regiões na qual há grande exposição aos raios solares. Essa conduta desempenho energético satisfatório – calor e luz natural. ” (FRETIN, orienta precocimente as decisões em fase de concepção. 2009) (BOLLINGER, GROHMANN, 2013) Na simulação o software é alimentado por comandos, e são

À medida que se busca a melhor solução para insolação, busca-se extraídas das ferramentas, pré-programadas, resultados em buscar otimizar a iluminação natural, ao mesmo tempo em que a forma da da forma à qual corresponda satisfatoriamente ao que está sendo edificação é definida. Muitos outros aspectos são importantes na estudado (form-fiding). Portanto, não se sabe exatamente qual será definição do projeto, atualmente, há o interesse pela visão única, e a forma resultante, mas certamente expressará a conciliação de um 98 conjunto de aspectos técnicos e estéticos com implicações de no final do processo estão sendo antecipadas para o início do custos previamente configurados. projeto.

Na atualidade o conceito de Performance Based Design, está É importante que as equipes envolvidas tenham diretrizes que atrelado ao desenvolvimento do projeto a fim de avaliar a sirvam para tomadas de decisões conscientes levando em performance desde a fase de concepção, trazendo a caracteristica consideração elementos econômicos e ambientais. (MÜLFARTH, de antecipar as decisões arquitetônicas no projeto. (KOLAREVIC, 2006; AMORIM, PEREIRA, 2001)

2003) Ao mesmo tempo em que a forma é criada, é avaliada e Os edifícios têm se tornado cada vez mais complexos e a integração readequada. entre as equipes destaca-se como um elemento fundamental. A integração dos diversos profissionais necessários ao (MÜLFARTH, 2006, NATIVIDADE, 2010) desenvolvimento de um projeto expressa grandes chances em 2.4 AS DIFERENTES GEOMETRIAS DO EDIFÍCIO TORCIDO E favorecer tomadas de decisão em busca de um melhor PROTOTIPAGEM RÁPIDA desempenho do edifício e resultando em soluções integradas. A importância do protótipo está em estudar pormenorizadamente Quando trabalhamos parametricamente não há a possibilidade de questões que envolvem o projeto e aferir se as propostas são não trabalhar em equipe. Porque o próprio desenvolvimento do viáveis do ponto de vista construtivo ou não. algoritmo resulta em uma definição geométrica dos vários componentes do edifício. Portanto, o inter-relacionamento entre os Projetar a partir do protótipo faz com que o processo todo seja profissionais envolvidos é essencial, desde o início do projeto. As mais eficaz e produtivo. (BURRY, 2005) Para estudo da geometria etapas de simulações de performance e desempenho seja do ponto torcida foram desenvolvidos modelos digitais com diferentes tipos de vista estrutural, ou lumínico, térmico, acústico também se de torção e impressões 3D. (Quadro 2.1) tornam necessárias. Uma serie de simulações que eram realizadas 99

Quadro 2.1: Estudo de formas torcidas com modelagem geométrica (esquerda e centro) e impressão digital (direita) Fonte: LEONE, 2017

100

2.5 EDIFÍCIOS COM GEOMETRIA TORCIDA exploradas para configuração do edifício. Dentre as plantas disponibilizadas, os edifícios possuem core central, na qual o núcleo Os edifícios com geometria torcida têm por característica gabaritos é ocupado pela circulação vertical e a área circundante é destinada altos, inclusive para gerar visualmente a torção. Apresentam ao uso dos ocupantes em áreas de permanência. geralmente, tipologia com um núcleo central de circulação, Alguns exemplos das plantas disponíveis, podem ser vistos na figura chamado core, e áreas úteis de ocupação dispostas ao redor deste 2.9. núcleo.

Através do levantamento realizado sobre edifícios com geometria torcida foi possível observar, a variedade de formas que são

101

Figura 2.9: De cima para baixo e esquerda para direita: 9GG-9HH, Absolute Tower, Citilife Milano Office Tower, Kuwait Trade Center, Lakhta Center, Roche Tower, Torre Dinâmica, Turning Torso. Fonte: Quadro Edifícios Torcidos em ‘Apêndice A’

102

“A altura de uma edificação afeta seu clima interno. Cada prédio Segundo levantamento realizado nesta pesquisa, foram desenvolve seu próprio microclima, e o calor oriundo dos identificados 61 edifícios com geometria torcida, conforme Tabela pavimentos inferiores tende a subir por convecção, devido ao ar 2.1. Desses, 29 são construídos (sinalizados em verde), 13 em fase aquecido ser mais leve, elevando a temperatura dos pisos de construção (em amarelo) e outros 19 edifícios em fase de superiores. Quanto mais alto for o edifício, maior será o consumo projeto (em azul). de refrigeração dos andares superiores e consequentemente maior o problema de estratificação térmica e energia necessária para a refrigeração dos andares superiores. ” (ROAF, CRICHTON, NICOL, 2009, p. 278)

Ou seja, quanto mais alto, mais elevada a temperatura próxima à cobertura, o que significa um maior consumo de energia com a finalidade de prover refrigeração à edificação. Sendo assim, além dos altos custos, para depender do fornecimento de energia elétrica as características do edifício podem colaborar ou prejudicar o conforto dos ocupantes, como com o uso de peles finas e herméticas, com vedos sem possibilidade de manuseio ou abertura. (ROAF, CRICHTON, NICOL, 2009). Dessa maneira, é imprescindível a retomada de estudos sobre técnicas que possam colaborar para um melhor desempenho da edificação, como iluminação natural e térmica.

103

ABSOLUTE TOWERS ABSOLUTE TOWERS AL BIDDA TOWER AL HAMRA TOWER AL MAJDOUL TOWER AVAZ TWIST TOWER (TORRE A) (TORRE B) GHD Global Skidmore, Owings and Consolidated Consultants ADS Studio Arquitects MAD Arquitects MAD 2006 – 2009 Merrill Group; Zeidler Partnership 2006-2006 BURKA Architects INC. BURKA Architects INC. 2004-2011 Architects 2006-2012 2006-2012 2007-2013

BBI INFO TOWER CANTON TOWER CHICAGO SPIRE EUROPEAN CENTRAL EUROPEAN CENTRAL EVOLUTION TOWER Kusus + Kusus IBA Information Based Santiago Calatrava BANK (ECB) (TORRE BANK (ECB) (TORRE SUL) Gorproject, RMJM, Architekten Architecture 2011 NORTE) Coop Himmelblau Kettle Collective 2007 2005-2010 Coop Himmelblau 2014 2008-2015 2014

104

GEHRY TOWER INFINITY TOWER KUWAIT TRADE CENTER MODE GAKUEN SPIRAL NAZA & LTH TOWER NAZA & LTH TOWER Frank Gehry SOM Skidmore, Owings Arquiteto: NORR TOWERS RSP Architects Sdn Bhd RSP Architects Sdn Bhd 2001-2008 & Merrill Nikken Sekkei 2011-2014 2011-2014 2006-2013 2005-2009 Makoto Wakabayashi 2005-2008

OPUS HONG KONG REGENT EMIRATES REVOLUTION TOWER ROCHE TORRE SAMA TOWER SHANGHAI TOWER Frank Gehry PEARL Pinzon Lozano & Herzog& de Meuron WS Atkins & Partners Gensler 2012 Dennis Lems Architects Asociados Arquitectos 2008-2011 2006-2009 2008-2015 Associates 2008-2011 2014

105

STRATA TOWER THE POINT TRUMP INTERNATIONAL TURNING TORSO YOUNG MEMORIAL BALTIMORE TOWER Asymptote Christian Wiese HOTEL & TOWER Santiago Calatrava MUSEUM SOM Skidmore, Owings 2009 Architects VANCOUVER 2001-2005 Herzog& de Meuron & Merrill 2011-2014 Arthur Erickson 2002-2005 2016

CITYLIFE MILANO COCO GROVE AT COCO GROVE AT GRAND DALLAS ROLEX TOWER DIAMOND TOWER LAKHTA CENTER OFFICE TOWER GRAND BAY (TORRE BAY (TORRE SUL) Kengo Kuma Buruoj Engineering • Design Gorproject; Zaha Hadid NORTE) Bjarke Ingles Architects 2016 RMJM Consultant 2004-2015 Bjarke Ingles Architects (BIG) 2012-2018 (BIG) 2015 2011-2019 2015

106

PwC TOWER SUPERNOVA SPIRA TAPEI TOWER UNITED TOWER VANCOUVER HOUSE ZHUHAI OBSERVATION LYT Architecture Benoy Vincent Callebaut Aref Sadeq Design BIG Architects TOWER Concepts 2012-2017 2016 Consultants 2012 RMJM 2015-2018 2011-2016 Não informado

9GG - 9HH DANCING TOWER DANCING TOWER DANCING TOWER FOLSOM BAY TOWER GREEN8 Killa Design Studio Libeskind Studio Libeskind Studio Libeskind Studio Gang Agnieszka Preibisz Peter 2006 Não informado Não informado Não informado Sandhaus 2012-2013

107

HUNTINGDON ESTATE NEW YORK TOWER NINGBO BANK OF CHINA PENANG GLOBAL CITY SKY-ARC SKY-ARC AL_A Coop Himmelblau HEADQUARTERS CENTER PGCCAsymptote Coop Himmelblau Coop Himmelblau 2009 2006 SOM Skidmore, Owings & Architecture 2005 2005 Merrill 2006-2008 2016

SPECIALTY THE WATERLINE THE WAVE TOWER TORRE DINÁMICA TURM MIT TAILLE UNIT FUSION RESIDENCIAL TOWER Kettle Collective A-cero David Fisher MVRDV Y Design Office Corgan Não informado Não informado 2008-2010 2014-2018 Não informado Não informado

108

XUHUI BINJIANG MEDIA CITY 188 SG-1 Aedas 2015

Tabela 2.1: Levantamento de torres com geometria torcida Fonte: LEONE, 2017

109

Os usos são bastante variados, sendo eles: torre de tv, residencial, Gráfico 2.1: Relação entre uso e quantidade de edifícios torcidos plataforma de observação, museu, uso misto, hotel, escritórios e Fonte: LEONE, 2017 comercial, conforme pode ser visto no Gráfico 2.1 que expõe usos e Após o levantamento ficou evidente que a predominância desse quantidades. tipo de construção, está localizada na região dos Estados Unidos Plataforma com nove edifícios e Emirados Árabes Unidos com oito edifícios 35 de observação com esse tipo de geometria. (Gráfico 2.2). Outro fato interessante é Torre de TV 30 que geralmente, arquitetos renomados são os responsáveis pelo 1 1 Residencial desenvolvimento desses projetos, e em alguns casos, possuem mais 25 7 de um projeto ou obra com essa característica. Museu 20 1

Misto 15 8 10

4 Hotel 10 1 6 Escritórios 5 11 7 2 Comercial 0 1 1 Construído Em construção Projeto

110

10 9 9 8 8 7 6 5 5 5 4 4 3 3 3 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0

Gráfico 2.2: Localização dos edifícios Fonte: LEONE, 2017

O Gráfico 2.3 demonstra as datas de construção das edificações e gráfico refere-se aos projetos e obras em construção, portanto, com isso, é possível notar quão recente esse tipo de geometria está ainda não foram concluídos. presente na arquitetura contemporânea. O ícone com 21 itens no

111

25 21 20

15

10 6 4 5 4 5 4 3 2 2 2 3 1 1 1 1 1 0 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 _

Gráfico 2.3: Datas de construção dos edifícios. Fonte: LEONE, 2017

Quanto ao tipo de proteções solares utilizadas nas edificações, desempenho e membrana etileno tetrafluoretileno (ETFE), foram utilizadas estratégias variadas, sendo elas: proteções persianas, e sistemas mistos (utilização de mais de um mecanismo horizontais, fachadas duplas que possam colaborar com a inércia como forma de proteção). Nem todas as equipes de arquitetura térmica, a própria geometria da edificação através de sua torção e a responsáveis pelos projetos disponibilizam as estratégias projetuais utilização de varandas, janelas salientes como o modelo bay utilizadas para proteção, o Gráfico 2.4 demonstra os tipos de window, perfis de painéis perfurados, utilização de claraboias, proteção obtidos através das informações disponíveis ou exploração das propriedades de materiais como o vidro de alto identificação através do estudo dos projetos e obras.

112

40 34 35 30 25 20 15 10 7 3 4 5 2 1 2 2 1 1 1 1 1 1

0

Vidro

Varandas

Persianas

Vidro

persianas

Clarabóiase

Persianas

Fachada dupla

Nãoinformado

Persianas

BriseHorizontal

Fachada dupla e

Membrana ETFE

núcleocentral

Painéisperfurados

Difusãoda luz pelo

Janelas baywindow

Geometriaedifíciodo Geometriada edificação

Gráfico 2.4: Estratégias de proteção solar ou maximização da iluminação em edifícios torcidos para obtenção de conforto Fonte: LEONE, 2017

O levantamento demonstrou inclusive as características dos pavimentos até arranha-céus com 150 pavimentos, com alturas edifícios com relação a sua altura e número de pavimentos. Foram desde 30,80m a 632m de altura respectivamente, conforme Gráfico identificados, portanto, edifícios com geometrias torcidas desde 9 2.5.

113

9 8 8 7 6 5 4 3 3 3 3 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

0

Não…

43m 75m 93m 94m

121,9…

106m 137m 150m 155m 160m 165m 170m 176m 185m 188m 189m 190m 194m 200m 206m 215m 218m 230m 232m 246m 255m 300m 305m 307m 370m 412m 420m 432m 462m 610m 632m

30,8m

163,4m 215,5m 43,90m 427.5m 245.9m

12 10 10 8 6 5 4 4 3 2 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0

Gráfico 2.5: Quantidade de pavimentos e altura dos edifícios Fonte: LEONE, 2017

As torções nos edifícios pesquisados apresentam propostas possuem um ritmo padrão de rotação e outras variações ao longo diferentes quanto ao grau e continuidade da mesma. Alguns da torre. Foi identificada rotação total de 30° até 360° dentre os 114 projetos que disponibilizam essa informação. De acordo com as Superfícies torcidas são divididas em superfícies regradas, descrições disponíveis nas páginas oficiais dos arquitetos e demais composto de linhas retas de base (regras) e superfícies curvas, site de arquitetura é possível notar que projetos com essa composto de uma base de linhas curvas. (VOLLERS, 2001) característica envolvem a aplicação de grande tecnologia. Superfícies regradas são formadas por rotação e deslocamento de Desde a década de 1990, muitos escritórios de arquitetura têm uma linha de base reta, no qual um componente do sentido de desenvolvido edifícios com geometrias torcidas. Apesar dos meios rotação é perpendicular à direção de um deslocamento. (VOLLERS, computacionais viabilizarem a concepção da forma, são de difícil 2001) Superfícies regradas são formadas por linhas retas execução. (VOLLERS, 2001) apresentando vantagens na construção. (POTTMANN, 2010).

No início da concepção de projeto de arquitetura com o uso do Inicialmente eram vistas como obsoletas justamente por limitar-se computador, as características dos edifícios eram a geometria de linhas retas, porém por outro lado são acessíveis se comparadas às superfícies de dupla curvatura que poderiam ser predominantemente com estrutura ortogonal com repetição das formas dos pavimentos bem como as soluções de fachada. A partir construídas em pequena escala devido ao custo para execução. do avanço do desenvolvimento da informática e softwares (VOLLERS, 2001) relativamente baratos e fáceis de usar, alguns arquitetos Superfícies curvas são formadas por rotação e deslocamento de apresentaram interesse nas volumetrias “blobs”. (VOLLERS, 2001) uma linha de base curva, na qual as linhas não se encontram numa

As formas denominadas blobs expressam a busca pela não superfície ou em paralelas, e não se interceptam no mesmo ponto ortogonalidade, com soluções de projeto que não contém de suas linhas (nesse último caso seria formada uma superfície de repetitividade e formas industrializadas. (SCHEURER, 2010) revolução). (VOLLERS, 2001) As geometrias torcidas são denominadas segundo Vollers (2001) como twister, caracterizadas pela repetição de um plano que possui 115 rotação em torno de um eixo e tordos, superfícies paraboloides Quanto à viabilidade e custo de execução de uma superfície torcida, hiperbólicos que se ligam a uma estrutura de edifício ortogonal. essas geometrias são caras para serem executadas. Porém com o (VOLLERS, 2001). (Figura 2.10) desenvolvimento da tecnologia, as fachadas torcidas de concreto e aço têm se tornado viáveis. A torção de materiais é geralmente evitada. Porém as torções são mais fáceis de serem construídas do que as de dupla-curvatura. Todo caso edifícios de escritórios normalmente possuem amplo orçamento, essa muitas vezes é a razão pela qual uma forma particular torna-se viável. (VOLLERS, 2001)

A concepção da geometria complexa, faz com que o arquiteto Figura 2.10: Foto da impressão digital das formas torcidas: Twister (esquerda) e tenha uma relação estreita com a construção do elemento Tordo (direita) Fonte: LEONE, 2017 proposto. A superfície curvilínea tem um papel de destaque na

arquitetura contemporânea. Nesse sentido as ferramentas digitais Juntamente com o desejo de arquitetos em viabilizar formas estabelecem uma relação intrínseca entre a construtibilidade e diferenciadas aos projetos há uma necessidade crescente no que computabilidade. (KOLAREVIC, 2003) diz respeito a otimizar a forma do edifício, e conjuntamente, minimizar o consumo de energia e consumo dos materiais A transição entre o modo de projetar tradicional para a produção aplicados, cargas dos ventos, sistema estrutural etc. (VOLLERS, paramétrica envolve uma série de diferenças entre ambas, que 2001) implicam em modificações da maneira de pensar e agir dos profissionais envolvidos. Enquanto o modo tradicional envolve traços ambíguos de projeto, problemas mal definidos, 116 informalidades das decisões, imprecisão com relação ao resultado exemplifica um protótipo de 2.00 x 2.00 metros. (VOLLERS, 2012). É esperado e marcado predominantemente por formas ortogonais, o possível notar a contemporaneidade das investigações com esse projeto paramétrico poderia ser apontado com características tipo de geometria para viabilizar sua aplicação à arquitetura. contrárias, explicitando um meio de produção diferente. Com a modelagem paramétrica os traços do desenho não apresentam ambiguidade, partem de um problema com características bem definidas, existe formalidade com relação às decisões do projeto, que são expressas através das variáveis definidas, apresentam precisão e são geralmente caracterizadas por formas não ortogonais. (SCHEURER, 2010)

O conceito de objectile de Bernard Cache vai de encontro com o parametricismo, pois é remetido o sentido de criar variações contínuas de um objeto, e então poder sofrer modificações por meio de algoritmos. (CARPO, 2011)

Investigações a respeito da forma torcida têm sido desenvolvidas, a fim de se alcançar eficiência quanto à construtibilidade de todos os elementos que a compõem, como por exemplo, caixilhos com dupla curvatura, vidros e materiais de revestimento.

As pesquisas de Karel Vollers demonstram os protótipos realizados Figura 2.11: Esquadrias para geometria torcida Fonte: VOLLERS, 2012 com caixilhos, apresentando diferentes dimensões. A figura 2.11 117

As fachadas duplas foram criadas na década de 1980 com a 2.6 PROJETO DE FACHADA finalidade de melhorar o desempenho térmico das fachadas envidraçadas em regiões com clima temperado ou frio, de maneira Em um edifício, as soluções que envolvem sombreamento, que não fosse necessário reduzir a área das aberturas e assim ventilação, e iluminação estão inter-relacionadas ao projeto da permitir maior iluminação natural. Posteriormente foi modificada envoltória. A fachada tem por finalidade funcionar como uma para fachada dupla ventilada, devido aos riscos de interface entre as condições externas e internas com o propósito de superaquecimento, e por fim, fachada dupla com aberturas para os apresentar eficiência no que diz respeito às exigências físicas meios internos e externos facilitando a ventilação natural. A necessárias para proporcionar qualidade àqueles que irão ocupar o inserção de componentes de proteção solar assim como a ambiente interno. ventilação da fachada tornou-se importante para o projeto com O estudo da geometria solar permite estudar o aproveitamento da fachadas duplas independentes do contexto climático. insolação e a necessidade de inserção de sombreamento. Sendo (GONÇALVES; CAVALERI, 2015) que os principais benefícios da energia solar para o ambiente As fachadas duplas envidraçadas de um projeto contribuem para a interno são: efeito bactericida, conforto térmico, aquecimento de ventilação, porém desempenham principalmente a função de água e geração da energia renovável. (GONÇALVES; MELLO; MIANA, aumentar a resistência térmica da envoltória. Por outro lado, em ROSA, 2015) climas amenos, esse isolamento não é necessário, sendo mais A arquitetura modernista apresentou grande contribuição à apropriado o sombreamento da fachada. O alto isolamento térmico bioclimática com relação às proteções solares nas fachadas visando da fachada é desvantajoso, pois dificulta perdas térmicas da atingir conforto, são exemplos, a utilização de quebra-sol e as envoltória nos momentos em que a temperatura externa é mais paredes com elementos vazados. (BEAURECUEIL; LEE, 2015) baixa que a interna. Dessa maneira o Brasil por ser um país com

118 clima quente e úmido apresenta um desempenho maior do edifício investigando dias e horários distintos ao longo do ano contribui em situações de sombreamento da fachada do que nas propostas para decisões assertivas quanto à orientação, forma, tratamento da de fachadas duplas. (GONÇALVES; CAVALERI, 2015) fachada, além de outras questões urbanas como o afastamento e

Em busca de um projeto que apresente melhores condições a seus gabaritos entre edifícios. (GONÇALVES; MELLO; MIANA, ROSA, ocupantes, as estratégias de projeto que se revelam satisfatórias 2015) em contribuir para a ventilação natural, térmica e Com relação às dimensões das proteções, é ressaltada a falta de consequentemente conforto às pessoas, são: utilizar pavimentos- precisão analítica que pode acarretar em um sub dimensionamento tipo com dimensões mais estreitas, fachadas mais complexas ocasionando a perda de eficiência ou superdimensionamento devido às estratégias de sombreamento e protegidas do sol, prejudicando as vistas e iluminação natural. As vantagens da ambientes internos com espaços de transição, cuja finalidade seria utilização dos meios computacionais estão na possibilidade de controlar o efeito chaminé, já que a força do vento tende a crescer calcular com precisão geométrica os ângulos de proteção solar, com a altura. (GONÇALVES; CAVALERI, 2015) assim como as áreas de visão do céu a serem mascaradas.

As fachadas podem ser trabalhadas de maneira a impedir ou reduzir (BEAURECUEIL; LEE, 2015) a inserção dos ganhos excessivos de carga térmica advindas da As aberturas em um edifício possuem diversas funções, dentre elas temperatura externa ou da radiação solar. (BODE; HERNANDEZ, o contato visual com o exterior, proporcionando vistas, iluminação 2015) natural para os ambientes internos, aquecimento do interior do

“Seja qual for o material utilizado, a eficiência de um sistema de ambiente devido à radiação solar que incide diretamente e a proteção solar está diretamente ligada aos estudos geométricos da possibilidade de ventilação natural. Portanto, há uma relação direta insolação associados aos que tratam das questões relativas ao calor entre as condições climáticas do local e o conforto do ambiente solar incidente e ao clima. ” (FROTA, 2004) O estudo da insolação interno da edificação. Dessa maneira, seu dimensionamento, 119 orientação e distribuição na fachada são fundamentais para ambientais necessários para um bom projeto que envolve luz e determinar boas condições de habitabilidade no edifício. calor entre ambientes internos e externos.

Uma estratégia de projeto de grande importância é o estudo da Estudos desenvolvidos pelo Design Robotic Group (DRG) investiga proporção da área envidraçada da fachada como finalidade de soluções de sombreamento de fachada e caracterizam-se por bloqueio da radiação solar difusa window too wall ratio (WWR). projetos com o objetivo de alargar o âmbito de design na

“O controle da radiação solar é o mecanismo mais importante para concepção de sistema de sombreamento altamente performático determinar os ganhos de calor pelo edifício, dai, a importância da de fachadas arquitetônicas. (BECHTHOLD, 2004) forma, da orientação solar e da proteção da envoltória onde necessária. ” (DUARTE, 2015 p 158). Resultando em menor carga 2.7 ORNAMENTO térmica acumulada e em menor quantidade de calor que é irradiado ao entorno no período noturno. (DUARTE, 2015) O ornamento é visto e utilizado de maneira diferente em cada Algumas superfícies se aquecem mais ou menos com a exposição à contexto histórico. No período do Renascimento e arquitetura radiação solar, sendo que toda matéria emite energia radiante. A Barroca, era aplicado em alguns elementos-chaves do edifício. fração da radiação solar que é refletida por uma superfície é Desde a Renascença os arquitetos utilizam ornamentos em chamada de albedo. Dessa forma quanto maior for o valor do arquitetura, tendo seu significado alterado ao longo dos anos. albedo, mais energia é refletida e menos absorvida. (DUARTE, 2015) A decoração, na arquitetura clássica, estava ligada aos conceitos A preocupação com a envoltória passou a ser peça fundamental na individuais de caráter e expressão, visto como necessário, pois um composição do projeto devido aos requisitos energéticos e edifício não conter elementos decorativos expressava um ar de

120 inacabado. Tinham a função de expressar um caráter ao espaço. do arquiteto Jean Nouvel de 1987 colaborou para o início de uma (SCHUMACHER, b 2010) nova era do uso e exploração da simbologia através da solução de

No século XIX, esses elementos-chave eram relacionados às ordens fachadas. (PICON, 2013) arquitetônicas. Serviam para reforçar o ritmo da arquitetura, não se Já para Schumacher (2010) seu retorno se deu na década de 1990 tratavam de decoração. Sua grande utilização foi decorrência da com padrões e ornamentos no projeto de Herzog & de Meuron em industrialização que tornou possível a pré-fabricação de peças 1993 Ricola Storage Building in Mulhouse-Brunstatt, localizado na ornamentais. Desde o período do Renascimento até o século XX, o França. Porém o conceito intrínseco no pensamento de Schumacher ornamento havia uma relação intrínseca com a comunicação, para ornamento é bastante divergente dos demais autores, ele havendo o intuito de fornecer informações sobre o edifício, tanto relata que sua utilização carrega o valor do desempenho e da sobre sua natureza, quanto a respeito do proprietário. (PICON, performance. (SCHUMACHER, b 2010) 2013) No final da década de 1990 foram aplicadas novas possibilidades de A crise na utilização de elementos ornamentais adveio da produção padronização através de técnicas de mapeamento de texturas em em massa de elementos decorativos, assim, novas possibilidades de superfícies NURBS, e atualmente já foi substituída por scripts. repetição surgiram. Sua concepção como um elemento (SCHUMACHER, b 2010) arquitetônico esteve presente durante todo o século XIX, que A questão do ornamento é retomada na produção customizada na caracteriza tanto o triunfo de sua utilização como o início de sua atualidade, não representando, portanto, um ornamento postiço do crise, devido a rejeição no movimento moderno. (PICON, 2013). No século XIX da arquitetura clássica, e sim um ornamento que qual era visto como sinônimo de atraso. (SCHUMACHER, b 2010) apresenta um desempenho, uma performance. Deparamo-nos na Nas décadas de 1970 e 1980 o pós-modernismo reintroduziu a arquitetura contemporânea com a renovação do interesse pelo questão do ornamento na arquitetura. O Instituto do Mundo Árabe ornamento, pelo viés do desempenho. 121

Portanto, o ornamento explicitado nos textos de Schumacher Os modelos paramétricos contribuem para o desenvolvimento de (2010) é de que a beleza está na eficiência que ele irá “personalização em massa” do sistema de construção. (SHELDEN, b desempenhar, seja através da relação com os raios solares ou na 2006). Os projetos contemporâneos tendem a querer alcançar eficiência para filtrar a luz do dia, por isso, é chamado de alto soluções únicas, sem precedentes. A tendência é cada vez mais, desempenho. Sendo essencial produzir elementos que vão além da propostas arquitetônicas que busquem soluções individualizadas beleza. Na contemporaneidade as aparências têm importância, aos projetos. porém dentro de um contexto de performance. (SCHUMACHER, Um exemplo da utilização dos padrões é o edifício Civil Courts of 2009) Justice do escritório da Zaha Hadid Architects, localizado em A utilização de meios tecnológicos permitiu maior exploração de Madrid, construído em 2007. Os componentes da fachada possuem formas, como a utilização de formas complexas e até mesmo a adaptação de acordo com as mudanças de posição dos raios prototipagem rápida com a impressão de peças. A generalização do solares, variando o tamanho das aberturas e dos elementos de uso de padrões em fachadas é facilitada pelos softwares, e os proteção para sombreamento. Nesse caso as variações funcionais e projetistas podem gerenciar padrões complexos com deformações. formais caminham juntas, pois com a variação da intensidade da luz (PICON, 2013) solar incidente sobre as fachadas, há uma implicação direta na

Com as tecnologias digitais foi possível produzir a customização em forma do componente. (SCHUMACHER, b 2010) massa em contraste com a produção em massa, permitindo Na contemporaneidade a questão ornamental tem funções personalizar estratégias projetuais, espaços e soluções diferentes na arquitetura. A cultura digital, o desenvolvimento da arquitetônicas diferenciadas que traduzam materialmente as ciência dos materiais e a ascensão do uso do computador são necessidades do ambiente. fatores que influenciam a arquitetura como meio exploratório de possibilidades. (PICON, 2013) 122

Através do levantamento de obras contemporâneas é possível forma. Os softwares utilizados para projetar, juntamente com a observar o retorno da exploração pela ornamentação, que pode ser fabricação digital assistida por computador contribuíram para novas aplicado em diversos elementos arquitetônicos da edificação, como perspectivas quanto à ornamentação em edifícios. Com as revestimentos, forros, fachadas, geometria resultante das ferramentas computacionais, foi possível gerar padrões com maior proteções solares, possibilidades estruturais, entre outros aspectos. facilidade, se comparado a períodos em que não havia a

Neste novo conceito de padrões em arquitetura as soluções são computação. Projetos que podem exemplificar tais ornamentações reflexos da performance, e a aparência possui fundamental são: a Torre Aqua de Jeanne Gang em Chicago (2010). Quanto à importância, porém vinculado também às questões de abordagem estrutural, edifícios como Cubo d’agua em Pequim desempenho. Entende-se por padrões na arquitetura os elementos (2008) pela PTW Architects e o Ninho de pássaro do edifício dispostos em qualquer superfície não se devendo esperar que Olímpico de Herzog & de Meuron Estádio (2008). (PICON, 2013) tenham qualquer finalidade bem definida. E dessa maneira, A customização pode se enquadrar em uma arquitetura high-tech, padrões perdem funções anteriores, adquirindo-novas funções ou aquela na qual são utilizadas ferramentas computacionais e mesmo sobrepondo-se a funções antecedentes. (SCHUMACHER, b fabricação digital. (BEAURECUEIL; LEE, 2015) O ponto interessante 2010) no uso da tecnologia digital é recriar elementos que estão presente

A arquitetura paramétrica é abordada por Schumacher (2010) na na construção civil há muito tempo, e transforma-lo em algo qual o padrão passa a ser um registro inovador resultando em inovador, criando diferentes desenhos e diferentes padrões. ornamentação de caráter dinâmico e de alto desempenho. (SCHUMACHER, b 2010)

Dessa maneira, o edifício e seus elementos ornamentais, como os protetores solares, possuem maior “liberdade” em atingir sua 123

O pesquisador Dong Kyu Lee (2013), em sua dissertação estudou a CAPÍTULO 3 – PROCEDIMENTO METODOLOGICO DE aplicação da modelagem paramétrica e softwares de simulação de INVESTIGAÇÃO energia para um pequeno escritório em Seul, com a finalidade de 3.1 REFERÊNCIAS DE PESQUISAS ANTERIORES obter soluções para a fachada da edificação. Foram criadas três alternativas para fachada, simuladas e avaliadas. De acordo com os

Alguns trabalhos vêm sendo desenvolvidos com a utilização de resultados obtidos, foram propostas modificações nos algoritmos a modelagem paramétrica e simulação computacional, como meio de fim de alcançar melhores índices de iluminação natural. melhorar a performance da edificação, a fim de alcançar otimização O pesquisador Adhemar Carlos Pala (2014) desenvolveu pesquisas do modelo em estudo. de análise da iluminação natural em edifícios residenciais,

A dissertação de mestrado da pesquisadora Virginia C Vannini construídos entre os anos 1940 a 1960 em São Paulo, identificando (2011) utiliza algoritmos para estudos de fachadas otimizando a através de simulações por softwares convencionais, os ambientes utilização de placas fotovoltaicas no edifício e explorando o adequados às funções que desempenham e áreas aquém dos níveis potencial da radiação solar direta. ideais de iluminação. Foram avaliados todos os cômodos dos apartamentos, e os resultados demonstraram que nem todos os O estudo avalia a transformação geométrica na busca por soluções ambientes apresentaram-se satisfatórios em relação à iluminação que correlacionam dados energéticos e geométricos. A pesquisa natural. apontou resultados positivos na exploração de formas energeticamente eficientes de acordo com a geometria do edifício. A dissertação de mestrado da pesquisadora Flávia Biccas da Silva (VANNINI, 2011) Polonini (2014), estuda a aplicação da arquitetura paramétrica em edificações curvilíneas. Busca descrever as características da modelagem e investiga as diversas configurações geométricas 124 alcançadas através das possíveis variações em uma obra diversas combinações que consistem no cruzamento dos dados arquitetônica. Concluiu-se que a utilização da parametrização previamente determinados. E os diversos resultados são possíveis viabiliza a construção de formas complexas. devido às modificações dos valores embutidos nos parâmetros.

O pesquisador Jason Carlow (2014) propõe diferentes aberturas nas (VANNINI, et. al., 2014) fachadas de um edifício para a cidade de Hong Kong a fim de buscar A modelagem paramétrica foi utilizada para desenho de um dos a customização dos ambientes do edifício contrastando com a módulos da fachada e do quebra-sol, com possibilidade de variação realidade padronizada e de reprodução da arquitetura local. dos parâmetros quanto à dimensão da largura e inclinação das Através de variações em relação à altura das janelas, largura, proteções. As análises dos resultados demonstraram que os profundidade e orientação, são propostas unidades residenciais espaçamentos dos dispositivos de proteção não influenciavam diferentes entre si, ora demonstrando maiores aberturas e ora melhores resultados, mas sim, com a variação da dimensão da privilegiando a privacidade. largura dos mesmos. (VANNINI, et. al. 2014)

A pesquisa desenvolvida por Virginia C Vannini et al. (2014) aborda O doutorado do pesquisador Jarryer Andrade de Martino (2015), o algoritmo evolutivo, o desenho paramétrico e dispositivos de demonstra a utilização dos algoritmos evolutivos em algumas proteção solar para o projeto de retrofit realizado na fachada Norte situações do processo de projeto. Sua vantagem se dá em virtude do edifício da Escola de Engenharia Nova da Universidade Federal da arquitetura envolver diversas variáveis e os algoritmos do Rio Grande do Sul (UFRGS). evolutivos serem utilizados para solucionar problemas relacionados

Os sistemas generativos têm por finalidade a busca por múltiplas a multi objetos. (MARTINO, 2015). Nesse sentido, o projeto soluções e explorar formas distintas. O processo consiste em arquitetônico trabalha com uma série de aspectos que devam ser elaborar as diretrizes do que se pretende estudar e não o elemento solucionados mutuamente, sejam questões relacionadas à final, ou seja, os resultados desse processo são consequência de implantação do projeto no terreno, a orientação, critérios 125 ambientais e naturais, distribuição dos ambientes e layout, entre análise da radiação solar na fachada e obtenção de proteções tantos outros. solares. Como resultado da investigação para a fachada, não foi

É um método que investiga a otimização de soluções possíveis encontrado um formato da edificação que pudesse ser eficiente através da modelagem e configuração de informações que quanto à distribuição homogênea da radiação solar. Quanto as orientam a busca e exploração de um conjunto de resultados. proteções solares, o ambiente foi avaliado segundo a variação da LINDEN (2008 apud MARTINO, 2015) A utilização de algoritmo quantidade de componentes e inclinação dos elementos, e evolutivo generativo ou genético consiste principalmente nas fases posteriormente, em relação a largura. Para cada situação foram iniciais do processo de projeto por representar o momento em que encontrados valores diferentes como melhor resultado, ficando diferentes possibilidades são abordadas para a solução de um evidente que o algoritmo evolutivo pode auxiliar em escolhas para problema, e poder identificar as alternativas que melhor atendem a arquitetura. às necessidades. Esse método possibilita gerar uma maior As pesquisas apontadas possuem objetos distintos e uso de diversidade e originalidade, e não a obtenção de um resultado ferramentas computacionais diversas, porém assemelham-se ótimo global que não havia sido imaginado anteriormente, quanto ao objetivo de estudar estratégias projetuais que alcancem excluindo a possibilidade da tomada de decisão de uma solução melhores resultados quanto a performance da edificação, tendenciosa dos problemas. (MARTINO, 2015). demonstrando que esse tipo de análise pode ser aplicado em

O trabalho demonstra experimentos em relação à implantação de diversas localizações geográficas, estilos arquitetônicos, e técnicas edifícios em um lote, definições volumétricas de acordo com construtivas. De acordo com as referências supracitadas o insolação, configurações de quebra-sol, desenho da cobertura, procedimento metodológico pode ser sintetizado na tabela 3.1. definição volumétrica a partir da implantação, recuos e volume. Para essa pesquisa, destaca-se o experimento realizado com a 126

Autor Divulgação Ano Geometria Estudo Localização Fachadas Edifício Virginia C. Vaninni Mestrado 2011 Modelagem paramétrica Algoritmos Placas fotovoltaicas modelo Dong Kyu Lee Mestrado 2013 Modelagem paramétrica Algoritmos Fachada Seul Análise da iluminação natural Adhemar Carlos Pala Doutorado 2014 Simulação Computacional Software convencional São Paulo residencial Edifício Flávia Biccas da Silva Polonini Mestrado 2014 Modelagem paramétrica Algoritmos Edificações curvilíneas modelo Jason Carlow Artigo 2014 Modelagem paramétrica Algoritmos Fachada Hong Kong Rio Grande do Virginia C. Vaninni Artigo 2014 Modelagem paramétrica Algoritmo evolutivo Proteção solar Sul Implantação de edifícios em um lote, Algoritmo evolutivo Edifício Jarryer Andrade de Martino Doutorado 2015 Modelagem paramétrica definições volumétricas, quebra-sol, generativo modelo cobertura, recuos e volume.

Tabela 3.1: Pesquisas antecedentes envolvendo modelagem paramétrica ou simulação, como estratégia de análise e avaliação de projetos Fonte: LEONE, 2017

3.2 DELIMITAÇÕES DA PESQUISA E CARACTERÍSTICAS DO LOCAL São Paulo apresenta condições para dia típico de verão com DE ESTUDO temperatura máxima de 31,9°C, amplitude diária de 9,2°C,

temperatura de bulbo úmido de 21,3°C e radiação solar de 5180 Este trabalho visa o estudo da otimização da iluminação natural e Wh/m² e nebulosidade de 6 décimos. Para o dia típico de inverno térmica na cidade de São Paulo que tem por característica situar-se temperatura mínima de 6,2°C, amplitude diária de 10°C, na zona bioclimática 3, latitude 23.5 S, Longitude 46.62W e altitude temperatura de bulbo úmido de 13,4°C e radiação solar de 4418 792m. Wh/m² e nebulosidade de 6 décimos. Ventos predominantes a sudeste e clima subtropical úmido segundo classificação climática

127 de Koppen Geiger para latitude 23.5S e longitude 46.62W. (ABNT do comportamento de uma determinada configuração de proteção 15.575-1). solar.

O projeto com embasamento nas condições climáticas deve Procedimentos paramétricos são aplicados para a geração da forma considerar as condições típicas e normais, não as condições da edificação, assim como, das aberturas e componentes de extremas, por essa razão, são utilizados valores das médias mensais proteção solar da fachada com o plug-in Grasshopper. A eficiência das mínimas e máximas diárias para compor as referências das geometrias propostas é aferida com o uso dos plug-ins Ladybug climáticas de ano típico. e honeybee do software Rhinoceros para análise da radiação solar e

É realizado um recorte para estudo do edifício em relação à análise iluminação natural respectivamente. de iluminação natural e radiação solar, porém em uma situação Há uma tendência do conceito do edifício estar relacionado à real, muitos outros fatores deverão ser levados em consideração repetição da forma e posicionamento das lajes dos pisos através do para se chegar a uma solução otimizada final. uso de pavimentos-tipo, gerando previsibilidade, e simplificação

A definição de um elemento arquitetônico como as proteções que se dá pela repetição. No processo proposto neste trabalho, solares, envolvem diferentes variáveis e valores que compõem as cada pavimento pode ser único, possuindo alguns elementos que suas características. Encontrar uma configuração adequada para o são comuns aos demais, mas levemente diferentes. O conceito brise compreende buscar soluções cujo ângulo de inclinação, passa a ser a criação por variação através da modificação das partes largura, comprimento, quantidade de elementos e espaçamento definidas pelos algoritmos. entre eles, possam atender simultaneamente e satisfatoriamente o objetivo proposto. As simulações computacionais se mostram necessárias nesse processo da busca pela forma, pois geram informações que permitem a análise da sua eficiência e visualização 128

3.3 CRITÉRIOS PARA ANÁLISE DE CONFORTO cerca de 50%, variando de 40 a 60% de área transparente da

fachada (MARCONDES, 2010) Para análise da iluminação natural e insolação na fachada, foi Portanto, levando em consideração o estudo acima citado, sobre a concebido um edifício modelo para as simulações desta pesquisa. configuração arquitetônica de escritórios em São Paulo, assim As dimensões estabelecidas levaram em consideração a como, o levantamento dos edifícios com geometria torcida predominância atual da configuração de projetos de arquitetura (apresentado no item 2.6), o edifício modelo para análise desta para escritórios. Para isso, foram estudados trabalhos como a tese pesquisa possui planta em forma quadrada, com dimensões de de doutorado da Arquiteta Dr. Mônica Marcondes na qual são 30x30 metros, e core central, na qual está contida a circulação analisados edifícios contemporâneos de escritórios em São Paulo, vertical necessária ao funcionamento do edifício. Dimensão de piso dentre eles, Edifício Rochaverá, Eldorado Business Tower, a piso de 3.24 metros e pé direito de 2.64 metros, considerando a Prosperitas, E-business, Ventura e Surubim. Embora o foco da circulação vertical de 18 degraus com espelhos de 18cm cada. pesquisa mencionada seja voltado à ventilação natural, as (Figura 3.1) características levantadas dos edifícios possuem informações A relação de profundidade do ambiente foi adotada de acordo com fundamentais a esta dissertação. as orientações estabelecida no Código de Obras do Município de Um dos aspectos analisados foi a configuração formal das lajes dos São Paulo, para melhor aproveitamento da iluminação natural. Essa pisos dos edifícios, que como resultado apresentaram a relação estabelece que a profundidade do ambiente deve possuir predominância de formas quadradas e retangulares, com layout até três vezes a altura do pé direito. (CÓDIGO DE OBRAS,2008) livre e core central. Com relação às fachadas observou-se a redução de wwr de até 100% da área de transparência das edificações para

129

Para análise do comportamento da iluminação natural, foram estabelecidos cinco diferentes tipos de abertura. O primeiro caso com 29% de área translucida luminosa, o segundo caso, com área de 40% de área luminosa, o terceiro com 37% de translucidez, o quarto com 50% e o quinto com 81%. Essas definições representam configurações diferentes quanto a largura ou altura dos vãos na fachada. (Figura 3.2)

De acordo com o levantamento das edificações com geometrias torcidas, dentre as informações disponíveis, foram identificadas

Figura 3.1: Pavimento tipo do edifício modelo torções de 0.48% a 8% por andar. Levando esses dados em Fonte: LEONE, 2017 consideração, foram escolhidas torções contidas nesses valores para avaliação. Portanto, será simulado um edifício com torção de O modelo digital foi realizado parametricamente, ou seja, algumas eixo central de 3° e 6° por andar em comparação a uma edificação dimensões foram pré-estabelecidas para que possam ser alteradas com geometria retilínea, ou seja, 0° de rotação. A rotação a partir facilmente e modifiquem simultaneamente o modelo digital. de um eixo central justifica-se pela predominância de obras que Dentre as configurações, foram criados parâmetros quanto a possuem essa solução. aberturas das janelas que resultam na alteração da aparência do edifício e permitem maior ou menor incidência de iluminação no interior dos ambientes.

130

A figura 3.3 apresenta a carta solar para a latitude da cidade de São Paulo e a trajetória solar ao longo do ano. Através dela é possível visualizar os períodos de disponibilidade de insolação em todas as orientações.

Figura 3.3: Carta solar da cidade de São Paulo Fonte: LEONE, 2017 através do software SOL-AR

Figura 3.2: Configuração das aberturas estudadas Fonte: LEONE, 2017 131

O software SOL-AR desenvolvido pela Universidade de Santa vermelho demonstra o período crítico da radiação solar ao longo do Catarina, (Laboratório de Eficiência Energética em Edificações), ano. Com base nesses dados a pesquisa propõe o estudo de demonstra as temperaturas presentes na cidade de São Paulo, proteções solares que possam proteger a fachada nesses períodos. através de um degrede de cores, no qual os períodos A figura 3.4 (esquerda) expressa as temperaturas incidentes na correspondentes à radiação solar amena são representados por cidade de São Paulo para o período de 21 de dezembro a 21 de cores frias, e radiação branda, cores quentes. Dessa maneira, o junho, e (direita), o período de 21 de junho a 21 de dezembro.

Figura 3.4: Temperaturas da cidade de São Paulo até o dia 21/06 (esquerda) e após o dia 21/06 (direita) Fonte: LEONE, 2017 através do software SOL-AR

132

Os dados foram analisados para as oito orientações (Norte, Os dias do ano adotados para realização da simulação foram os Nordeste, Leste, Sudeste, Sul, Sudoeste, Oeste, Nordeste), equinócios de outono (21/03), solstícios de inverno (21/06), identificando os horários e meses correspondentes ao período equinócio de primavera (23/09) e o solstício de verão (21/12) por crítico, conforme Tabela 3.2 e 3.3. representarem altura e posicionamento solar distintos e

De acordo com a análise dos períodos críticos na cidade de São características específicas quanto às condições climáticas. Paulo, foram definidos os horários para as simulações de radiação Apesar da relevância de outros fatores para análise completa da solar e iluminação natural, sendo eles: às 10h 00min. e 15h e 30 edificação, como desempenho dos materiais utilizados. A pesquisa min, por compreenderem a horários contidos predominantemente restringe-se ao estudo das aberturas e proteções solares. nos períodos críticos apresentados pelas oito orientações do edifício.

Período crítico 21/12 a 21/06 Orientação Solstício de inverno Equinócio de Outono Solstício de verão 21.06 21.03 21.12 NORTE - 10:00 às 16:00 - NORDESTE - 10:00 às 13:00 9:30 às 12:00 LESTE - 10:00 às 12:00 9:30 às 12:00 SUDESTE - 10:00 às 10:15 9:30 às 12:00 SUL - - 10:00 às 15:45 SULDOESTE - 13:45 às 16:00 12:00 às 15:30 OESTE - 12:00 às 16:00 12:00 às 15:45 NOROESTE - 10:45 às 16:00 12:00 às 15:30

Tabela 3.2: Análise das temperaturas da cidade de São Paulo no período de 21/12 a 21/06 Fonte: LEONE, 2017 através do software SOL-AR 133

Período crítico 21/06 a 21/12 Solstício de inverno Equinócio de Primavera Solstício de verão 21.06 21.09 21.12 NORTE 12:30 às 14:00 10:00 às 18:00 - NORDESTE 12:30 às 14:00 10:00 às 13:15 - LESTE - 10:00 às 12:00 - SUDESTE - 10:00 às 10:15 - SUL - - - SULDOESTE 15:30 às 16:00 13:45 às 18:00 - OESTE 12:30 às 14:00 12:00 às 18:00 - NOROESTE 12:30 às 14:00 10:45 às 18:00 -

Tabela 3.3: Horários críticos para a cidade de São Paulo no período de 21/06 a 21/12 Fonte: LEONE, 2017

3.4 EXPERIMENTOS EXPERIMENTO 1 – FORMA E ABERTURAS

O edifício modelo com geometria torcida, é rotacionado com Os experimentos têm por objetivo investigar a inter-relação entre a diferentes graus (3° e 6° por andar) a partir de um eixo central a fim radiação solar e iluminação natural no edifício através da de se observar a radiação solar incidente na fachada e averiguar, se configuração das geometrias com parâmetros, que variam dentre com a própria torção do edifício, é possível obter maior proteção limites pré-definidos, para serem testados. O quadro 3.1 demonstra sem a utilização de componentes externos, como brises. A as ilustrações resultantes dos algoritmos desenvolvidos para comparação entre as torções é realizada com os resultados de um proteção solar. edifício de forma retilínea. 134

O estudo visa identificar se há uma relação direta entre a torção, EXPERIMENTO 4 – PROTEÇÃO MISTA (VERTICAL E HORIZONTAL) autoproteção solar e disponibilidade de iluminação natural. Será Na proteção mista é possível variar a largura, espessura, quantidade avaliado o tamanho das aberturas das janelas buscando identificar de elementos horizontais e verticais. as particularidades das orientações, a fim de se descobrir quais as EXPERIMENTO 5 – VARIAÇÃO DAS PLACAS DE PROTEÇÃO fachadas mais favoráveis a possuir aberturas maiores ou menores. (FECHAMENTOS) Essa averiguação é possível através da modelagem paramétrica e Solução na qual os painéis de fechamento possam variar seu scripts, pois permitem um edifício mutável e adaptável a diversos posicionamento ao longo da fachada, largura dos painéis contextos. horizontais, verticais e a quantidade de elementos, resultando em EXPERIMENTO 2 – PROTEÇÃO HORIZONTAL maiores aberturas ou maior quantidade de painéis.

A proteção horizontal modelada parametricamente apresenta a EXPERIMENTO 6 – FACHADA possibilidade de variação dos parâmetros quanto à largura, O algoritmo apresenta a possibilidade de variações quanto à altura espessura, espaçamento, quantidade de lâminas e inclinação. O do peitoril, porcentual de abertura, desenho da fachada e algoritmo é configurado de maneira que cada uma das fachadas quantidade de elementos, resultando em uma solução funcional e tenha soluções independentes, devido às necessidades específicas estética ao edifício. Explorado o fato de que nem toda a envoltória de cada orientação. do edifício possui as mesmas necessidades, parte da fachada pode EXPERIMENTO 3 – PROTEÇÃO VERTICAL ser mais protegida (menores aberturas), outras menos (maiores A proteção vertical foi configurada de modo a possuir variações aberturas). quanto à largura, espessura, espaçamento entre os elementos e O quadro 3.2 demonstra as possíveis variações configuradas nos quantidade de elementos. algoritmos desenvolvidos. 135

Abertura Janelas H x L 1,2 x 4,00 1,2 x 5,00 1,65 x 4,00 1,65 x 5,00 2,65 x 5,00 Imagem

Proteção Solar Horizontal Vertical Misto Painel Fachada Imagem

Quadro 3.1: Configuração das aberturas e proteções solares a serem estudadas Fonte: LEONE, 2017

136

Proteção Solar Espaçamento e quantidade Horizontal Largura Espessura Inclinação de lâminas

Vertical Largura Espessura Espaçamento Quantidade de elementos

137

Quantidade de elementos Quantidade de elementos Misto Largura Espessura horizontais Verticais

138

Painel Posicionamento Largura painéis horizontais Largura painéis verticais Redução dos painéis

Fachada Altura do peitoril Porcentagem de abertura Desenho na Fachada Quantidade

Quadro 3.2: Variações dos algoritmos para proteção solar

139

Fonte: LEONE, 2017

3.4.1 ESTUDOS COM MODELAGEM PARAMÉTRICA E DEFINIÇÃO perímetro da base, altura, largura, quantidade de pavimentos e DAS GEOMETRIAS PARA ANÁLISE porcentagens de aberturas através da variação dos parâmetros

previamente estabelecidos. A investigação a respeito das possíveis variações do edifício A figura 3.5 mostra algumas das possíveis variações quanto à forma resultou no algoritmo que permite alterações quanto à forma, da edificação.

140

Figura 3.5: Variação da forma Fonte: LEONE, 2017

A figura 3.6 demonstra algumas possibilidades de torções a partir A figura 3.7a demonstra diferentes dimensões quanto às aberturas de um eixo central da geometria. na edificação, porém de maneira homogenia, ou seja, mesmo desenho para aberturas desde o primeiro ao último pavimento.

Já a figura 3.7b expõe variações da porcentagem de abertura ao longo das fachadas. Essa experimentação demonstra que o algoritmo passa a ser a representação do que se pretende estudar, na qual é possível configurar elementos que customizem o edifício. (Apêndice B).

O algoritmo completo, ou seja, contendo todas as etapas

Figura 3.6: Variação da torção demonstradas ao longo do trabalho encontra-se no Apêndice C. Fonte: LEONE, 2017

141

Figura 3.7a: Variação das aberturas na fachada Fonte: LEONE, 2017

Figura 3.7b: Variação da porcentagem das aberturas na fachada Fonte: LEONE, 2017

O quadro 3.3 representa o algoritmo correspondente ao edifício modelo utilizado para as análises. Seu desenvolvimento será apresentado em etapas representadas com cores. 142

PARTE 1

PARTE 2

PARTE 3

143

PARTE 4

PARTE 5

PARTE 6

Quadro 3.3: Algoritmo referente ao edifício modelo de estudo (passo-a-passo) Fonte: LEONE, 2017

PARTE 1 – DEFINIÇÃO DA GEOMETRIA DA BASE DO EDIFÍCIO Foi criado um retângulo no plano XY, para delimitar o perímetro da base do edifício, com parâmetros variáveis, ou seja, foi configurado

144 um intervalo de valores, aos quais poderão ser modificados, tanto Foram estabelecidos valores quanto à espessura das lajes dos para X quanto Y. A dimensão utilizada no edifício modelo para pavimentos com o comando Extrude. análise possui 30x30metros. PARTE 5 - DEFINIÇÃO SUPERFÍCIES

PARTE 2 – QUANTIDADE DE PAVIMENTOS A forma da edificação foi definida através da divisão das curvas da Foram criados os pavimentos através do comando Numbers to superfície e pela interligação dos pontos das arestas com o Points, na qual a base retangular do edifício foi movida no eixo Z em comando Merge. Como resultado foi criado uma superfície Mesh. série, ou seja, múltiplas vezes. E estabelecidas quantidades PARTE 6 - DEFINIÇÃO DAS ABERTURAS variáveis para quantidade de pavimentos, altura de piso a piso e pé Após a desconstrução das faces da superfície, foram configuradas direito. Para este estudo, serão adotados 60 pavimentos com as dimensões das aberturas os pontos das aberturas, de modo que valores de piso a piso de 3,24 e pé direito de 2,64 metros. A possam ser alteradas pelos parâmetros quanto a largura e altura. dimensão da base pode ainda ser modificada através de um parâmetro que a escalona, podendo aumenta-la ou diminui-la.

PARTE 3 – ROTAÇÃO FORMA DO EDIFÍCIO QUE SERÁ CONSTRUÍDA A PROTEÇÃO Foram criados algoritmos de proteções solares com formas variadas A torção dos pavimentos ocorreu através do eixo da base quadrada a fim de testa-las em simulações computacionais e averiguar seus do edifício com rotação em série estabelecida em graus. Esse respectivos desempenhos. parâmetro também foi configurado de maneira variável. O edifício modelo possui rotação por pavimento que pode ser controlada de Os algoritmos desenvolvidos para as proteções solares são 0°, resultando em uma geometria retilínea, até 6°. apresentados e explicados também por etapas. O quadro 3.4

PARTE 4 - ESPESSURA PAVIMENTOS

145 apresenta o algoritmo que configura as dimensões do edifício, para definição posterior, dos elementos de proteção.

PARTE 1

146

PARTE 2

PARTE 3

PARTE 4

Quadro 3.4: Algoritmo edifício base para as proteções solares (passo-a-passo) Fonte: LEONE, 2017 147

PARTE 1 – EDIFÍCIO BASE PARA DESENVOLVIMENTO DAS PARTE 4 – SELEÇÃO DE UM PLANO DA FACHADA

PROTEÇÕES SOLARES A partir da criação dos planos externos do edifício com o comando Para criar o modelo do edifício, foi criado um retângulo no plano Loft, foi realizada a desconstrução desses planos, para que o XY, com parâmetros variáveis para X e Y. Identificado no algoritmo mesmo fosse configurado como faces, arestas e vértices. Dessa como Base do edifício. As dimensões utilizadas para análise são as maneira, pode ser escolhida apenas uma das faces para mesmas definidas no edifício modelo relatadas anteriormente. experimentação da proteção solar.

PARTE 2 – QUANTIDADE DE PAVIMENTOS As etapas citadas acima servirão a base para todas as

Foram criados os pavimentos através do comando move, na qual a experimentações das proteções solares do edifício. base retangular do edifício foi movida no eixo Z em série. E PROTEÇÃO HORIZONTAL estabelecidos os valores de pé direito e quantidade de pavimentos. O quadro 3.5 representa o algoritmo da proteção solar horizontal PARTE 3 - ROTAÇÃO inteiro e em partes.

A rotação dos pavimentos ocorreu através do eixo da base retangular do edifício, em série estabelecida em graus.

148

PARTE 1

149

PARTE 2

PARTE 3

PARTE 4

Quadro 3.5: Algoritmo proteção solar horizontal (passo-a-passo) Fonte: LEONE, 2017

150

PROTEÇÃO SOLAR PARTE 3 – ESPESSURA

PARTE 1 – DIVISÃO DA SUPERFÍCIE A partir da etapa anterior, com Surface Closest Point, Evaluate

A superfície foi desconstruída e dividida tanto para valores de x Surface e Amplitude foram definidos valores variáveis para a espessura da proteção horizontal. quanto de y, para determinar o número de lâminas para proteção solar, que podem ser modificados de acordo com os parâmetros. PARTE 3 – INCLINAÇÃO DAS LÂMINAS

PARTE 2 - LARGURA A inclinação das lâminas também pode ser alterada no limite de 0 a

A partir da subdivisão da face para quantidade de lâminas, foram 90 graus, permitindo maior adaptabilidade às necessidades de definidos parâmetros para configuração da largura do brise, que proteção. podem ser modificados. Através do comando Perp Frames foram PROTEÇÃO VERTICAL criados planos com relação às normais da superfície para criação O quadro 3.6 representa o algoritmo desenvolvido para proteção das proteções solares, e configuradas parametricamente de forma a solar vertical. poder aumentar o número de subdivisões dos pontos da normal.

151

PARTE 1

152

PARTE 2

PARTE 3

Quadro 3.6: Algoritmo proteção solar vertical (passo-a-passo) Fonte: LEONE, 2017

PARTE 1 – DIVISÃO DA SUPERFÍCIE Com Randon Reduce foram estabelecidos valores variáveis para a

Com o comando Offset, foi criado um distanciamento da superfície quantidade de elementos que deveriam ser reduzidos dos original, com definição de distância variável. A nova superfície foi elementos criados na PARTE 1 – DIVISÃO DA SUPERFÍCIE, dividida com dimensões variáveis, tanto no eixo horizontal como possibilitando a variação dos elementos e criando uma fachada com vertical, através do comando Divide Domain e Isotrim. aberturas dinâmicas.

PARTE 2 – VARIAÇÃO PARTE 3 – ESPESSURA

153

Foi estabelecida a normal com base na superfície original definida PROTEÇÃO COM PAINÉIS na PARTE 1 – DIVISÃO DA SUPERFÍCIE, para realizar a extrusão dos O quadro 3.7 representa o algoritmo da proteção solar com painéis. elementos, com dimensões variáveis na fachada, criadas na PARTE Essa definição representa uma variação da proteção vertical. 2 – VARIAÇÃO.

154

PARTE 1

PARTE 2

PARTE 3

Quadro 3.7: Algoritmo proteção solar com painéis (passo-a-passo) Fonte: LEONE, 2017

155

PARTE 1 – DIVISÃO DA SUPERFÍCIE PARTE 3 – EXTRUSÃO

Com o comando Offset, foi criado um distanciamento da superfície Foi estabelecida a normal com base na superfície original definida original, com distância variável. A nova superfície, foi dividida tanto na PARTE 1 – DIVISÃO DA SUPERFÍCIE, para realizar a extrusão dos no eixo horizontal como no vertical com dimensões variáveis com o elementos com amplitude variável. comando Divide Domain e Isotrim. Este algoritmo é uma variação da configuração da proteção solar PARTE 2 – VARIAÇÃO DOS ELEMENTOS NA FACHADA vertical.

Com o comando Randon Reduce foram estabelecidos valores PROTEÇÃO MISTA - HORIZONTAL E VERTICAL variáveis para a quantidade de elementos que deveriam ser O quadro 3.8 representa o algoritmo da proteção vertical e reduzidos dos elementos criados na PARTE 1 – DIVISÃO DA horizontal. SUPERFÍCIE, criando uma fachada com aberturas dinâmicas.

156

PARTE 1

157

PARTE 2

PARTE 3

PARTE 4

Quadro 3.8: Algoritmo proteção solar mista (passo-a-passo) Fonte: LEONE, 2017

158

PARTE 1 – DIVISÃO DA SUPERFÍCIE (PROTEÇÃO VERTICAL) Foram definidas as quantidades de lâminas horizontais em processo

A partir da superfície da fachada escolhida, com o comando Divide semelhante à definição da proteção vertical. Domain e Isotrim, a superfície foi dividida no eixo vertical com PARTE 4 – PROTEÇÃO HORIZONTAL dimensões variáveis, definindo a quantidade de elementos. Com A partir da desconstrução das faces e do centro da geometria, Construct Domain e Isotrim, foram estabelecidos valores para as foram estabelecidas as normais de cada ponto para definição da dimensões das superfícies em função das divisões do plano direção da extrusão dos volumes e estabelecido o valor da principal. extrusão. A inclinação dos elementos, também foram configurados PARTE 2 – PROTEÇÃO VERTICAL de modo a serem variáveis.

Foram selecionados os pontos referentes às arestas das divisões da DESENHO DA FACHADA face, no qual foram configurados retângulos para geometria O quadro 3.9 representa o algoritmo da solução de fachada que referente à largura e espessura das lâminas. Através da rotação dos resulta em uma solução estética diferenciada para o edifício. planos, é feita a rotação dos brises 0 a 180 graus.

PARTE 3 – DIVISÃO DA SUPERFÍCIE (PROTEÇÃO HORIZONTAL)

159

160

PARTE 1

PARTE 2

PARTE 3

Quadro 3.9: Algoritmo da configuração da fachada como solução da envoltória (passo-a-passo) Fonte: LEONE, 2017 161

PARTE 1 – LINHAS DE REFERÊNCIA Com o comando Extrude e Amplitude foram criadas as espessuras

A superfície é subdividida com o comando Surface Frames com dos elementos. valores para X e Y que podem ser modificados nos parâmetros. São TRAJETÓRIA SOLAR criadas linhas que respeitarão a influência dos pontos de atração. O algoritmo para definição da trajetória solar da cidade de São PARTE 2 - PONTO DE ATRAÇÃO Paulo foi realizado com as informações dos horários do nascer do

São criados pontos de atração e configurados valores variáveis para sol, horário de pico, pôr do sol, respectivos azimutes para esses a influência desses pontos na geometria da fachada, assim como horários e altitude solar. Essas informações foram obtidas através possibilidade de variação do início e término do domínio. do site SunCalc, com definição para a cidade de São Paulo. (Quadro 3.10) PARTE 3 - ESPESSURA DA GEOMETRIA

162

PARTE 1

PARTE 2

Quadro 3.10: Algoritmo trajetória solar (passo-a-passo) Fonte: LEONE, 2017

PARTE 1 - DEFINIÇÃO DO ARCO SOLAR comprimento da distância do ponto inicial. A linha é criada com o

É definido um ponto através do comando Point e Construct Point e comando Line SDL. Posteriormente é rotacionada com ângulo em criada uma linha com a definição de valores (variáveis) para o graus, que corresponde à medida do nascer do sol. Outra linha é 163 criada de acordo com o valor correspondente à posição do sol ao 3.6 - FERRAMENTAS DE SIMULAÇÃO meio dia, e outra, para o pôr do sol. Para o desenvolvimento desta pesquisa são utilizados dois plug-ins Para as linhas que representam o nascer do sol e o pôr do sol, são do Grashopper: Ladybug e Honeybee. O Ladybug realiza simulações evidenciados seus pontos do final da linha com o comando End da radiação solar na fachada do edifício e o Honeybee a distribuição Points. Já a linha que representa a distância do sol ao meio dia, é da iluminação natural no ambiente, apresentando os resultados rotacionada no eixo X com o valor em graus referente a altitude do através de graduações de cores que indicam o fator de iluminância sol ao meio-dia. E por fim, encontrados os pontos de início e final no ambiente interno. Esta maneira de visualização facilita da linha. identificar o comportamento dos elementos estudados no A união dos pontos correspondentes à posição do nascer do sol, o ambiente e as necessidades de alterações do projeto a fim a zênite ao meio-dia e pôr do sol, definem o arco da trajetória solar. proteger a fachada da radiação excessiva, através da utilização de PARTE 2 - DEFINIÇÃO DOS HORÁRIOS DO DIA protetores solares.

Com o comando Construct Domain são estabelecidos os valores dos A solução otimizada consiste naquela que apresenta menor horários de nascer e pôr do sol. Com Remap Numbers é criada uma percentual de radiação solar direta e que contenha boas condições equação X/60, estabelecendo como máximo, o valor do nascer do de iluminação natural no interior do ambiente. sol, e mínimo, o pôr do sol. Dessa maneira são identificados os Foram encontrados obstáculos para realização das simulações no horários ao longo do dia. que diz respeito à adaptação dos algoritmos a torres torcidas, assim Esse algoritmo auxilia as demais geometrias (edifício modelo e como acesso a um software confiável para modelagem paramétrica proteção solar) em relação ao posicionamento e trajetória solar, de para desenvolvimento das análises. maneira dinâmica devido à parametrização.

164

Esses plug-ins foram escolhidos devido à ampla utilização dos portanto, o pesquisador passa a ter domínio e poder crítico na mesmos em artigos e estudos acadêmicos estrangeiros, que análise dos resultados obtidos nas simulações. utilizam modelagem paramétrica como ferramenta de desenvolvimento de projetos. Em território nacional ainda são 3.6.1 PLUG-IN LADYBUG pouco utilizados, tendo maior destaque em alguns centros de pesquisa e universidades. O quadro 3.11, demonstra o algoritmo utilizado para simulação da Utilizam como base de dados, as informações disponibilizadas pelo incidência de radiação solar na envoltória do edifício. Instituto Nacional de Meteorologia (INMET) divulgados pelo

Professor Maurício Roriz.2 Desta maneira, é possível ter acesso aos dados referenciais, aos quais o software utiliza para fazer os cálculos de iluminação, radiação solar, entre outros. A relevância em disponibilizar essas informações é gerar confiabilidade nas pesquisas através da transparência das informações divulgadas. E,

2 INMET Arquivo elaborado por Prof. Maurício Roriz, DECiv - UFSCar, São Carlos, SP, Brasil. ANTAC – Associação Nacional de Tecnologia do Ambiente Construído Grupo de Trabalho sobre Conforto e Eficiência Energética de Edificações. Roriz, Maurício. 2012. Arquivos Climáticos de Municípios Brasileiros, Associação Nacional de Tecnologia do Ambiente Construído, São Carlos, SP, Brasil. O arquivo de extensão .epw utilizado é referente a São Paulo-Congonhas, arquivo disponível no site https://energyplus.net/weather- region/south_america_wmo_region_3/BRA%20%20

165

Quadro 3.11: Algoritmo radiação solar com o edifício Fonte: LEONE, 2017

166

A cor cinza simboliza a geometria que será simulada, neste caso, o simulações dos edifícios, e as legendas que as identificam edifício com aberturas (janelas). A cor amarela, a etapa na qual são respectivamente. O verde identifica o ícone que viabiliza a importados os dados meteorológicos da cidade de São Paulo simulação.

(arquivo extensão .epw). O vermelho corresponde aos dias e 3.6.3 PLUG-IN HONEYBEE horários de simulação (10h00min e 15h30min). O ícone vinho demonstra o Norte Verdadeiro para definir a correta orientação do O quadro 3.12, demonstra o algoritmo criado para realizar a projeto. As cores rosa claro e escuro representam o resultado das simulação referente à iluminação natural.

//

167

Quadro 3.12: Algoritmo iluminação natural Fonte: LEONE, 2017

A cor preta identifica o ambiente que será simulado (lajes do piso, orientação do projeto. O vermelho representa os parâmetros em teto e paredes), a cor azul escuro demonstra a geometria das que são definidas as datas (solstícios e equinócios) e horários de aberturas em todo o perímetro da envoltória. O azul claro refere-se simulação (10h00min e 15h30min). A cor laranja representa a altura ao ambiente com as definições das aberturas. O amarelo de referência na qual a iluminação natural será avaliada, nesse corresponde à etapa na qual são importados os dados caso, foi configurado para 0,75 metros, dimensão descrita na norma meteorológicos da cidade de São Paulo (arquivo extensão .epw), e o ABNT NBR 8995-1 (2013). A cor roxa identifica as geometrias que vinho demonstra o Norte Verdadeiro para definir a correta serão consideradas para a simulação (apenas o edifício, ou edifício

168 e proteções). O verde claro representa os valores mínimos e posicionamento e altura solar contidos no momento crítico, no qual máximos de iluminância e espaçamento da malha na qual será correspondem às simulações desta pesquisa. realizada a simulação (Maior ou menor quantidade de cores). As Para a fachada Norte, é necessária proteção com geometria cores rosa claro e escuro representam o resultado das simulações horizontal e vertical. Dessa maneira, toda área contida dentro do dos edifícios, e as legendas que as identificam, respectivamente. período crítico passa a ser protegida, e assim, os raios solares Por fim, o verde escuro identifica o ícone que viabiliza a simulação. referentes a esses horários não incidirão no interior do ambiente. A 3.7 – ESTUDO DE PROTEÇÃO DAS FACHADAS máscara solar referente a uma possibilidade para proteção é

representada através da figura 3.8. A partir da análise da carta solar, e verificação do período de Uma vez realizada a análise da máscara solar, a geometria da insolação das fachadas e momentos críticos estabelecidos pelos proteção pode resultar em uma série de possibilidades, (possuindo horários com maior temperatura (Figura 3.4), foram desenvolvidos a mesma eficiência) implicando na variação das dimensões das estudos, que representam uma possibilidade de proteção solar, placas, distanciamento da fachada, espaçamento entre elas, entre para as orientações Norte, Sul, Leste e Oeste. outros fatores. Possíveis configurações da proteção solar para A tabela 3.4 apresenta as datas e horários iniciais e finais dos fachada Norte são demonstradas através da Figura 3.10. períodos de insolação e crítico com respectivos ângulos do As dimensões utilizadas para as proteções solares foram baseadas posicionamento solar, sendo eles, ângulo horizontal nas medidas disponíveis para fabricação, segundo referência da (posicionamento do sol na linha do horizonte) e ângulo vertical Sulmetais. (altura solar em relação à linha do horizonte). É possível observar esses dados, na Figura 3.9, na qual são destacados em amarelo o período de insolação; vermelho, o momento crítico e o

169

FACHADA NORTE Fonte: LEONE, 2017 INSOLAÇÃO ÂNGULO ÂNGULO ESTAÇÃO HORÁRIO HORIZONTAL VERTICAL EQUINÓCIOS 6:00h 90° 0° 21.03 E 23.09 18:00h 270° 0° SOLSTÍCIO 6:45h 65° 0º INVERNO 17:15h 296° 0º 21.06 SOLSTÍCIO VERÃO Não pega sol 21.12 PERÍODO CRÍTICO Figura 3.8: Máscara solar para período crítico e resultante da proteção solar – Fachada Norte ÂNGULO ÂNGULO ESTAÇÃO HORÁRIO Fonte: LEONE, 2017 HORIZONTAL VERTICAL EQUINÓCIOS 10:00h 55° 52° 21.03 E 23.09 18:00h 270° 0° SOLSTÍCIO 12:30h 351° 40°

INVERNO 14:00h 327° 34° 21.06 SOLSTÍCIO VERÃO Não pega sol

21.12

Tabela 3.4: Horários e ângulos do sol - Fachada Norte

170

A fachada Norte apresenta período crítico em alguns horários dos equinócios e solstício de inverno. A figura 3.9 representa o período de insolação e momento crítico conforme dados da Tabela 3.4.

A figura 3.10 exemplifica possibilidades de variações da proteção solar, para os mesmos valores de α, β, γ segundo dados analisados em relação ao posicionamento e altura solar. A máscara solar demonstra a utilização de proteção vertical e horizontal como estratégia para proteção

solar da edificação. (Figura 3.8) Figura 3.9: Insolação e período crítico - Fachada Norte Fonte: LEONE, 2017

171

Figura 3.10: Possibilidades de proteção solar – Fachada Norte Fonte: LEONE, 2017

FACHADA SUL INSOLAÇÃO ÂNGULO ÂNGULO ESTAÇÃO HORÁRIO HORIZONTAL VERTICAL SOLSTÍCIO 5:15h 116° 0° VERÃO 18:45h 244° 0° 21.12 PERÍODO CRÍTICO ÂNGULO ÂNGULO ESTAÇÃO HORÁRIO HORIZONTAL VERTICAL

SOLSTÍCIO 10:00h 97° 62° VERÃO 15:45h 258° 39° Figura 3.11: Máscara solar – Fachada Sul 21.12 Fonte: LEONE, 2017 Tabela 3.5: Horários e ângulos do sol - Fachada Sul Fonte: LEONE, 2017

172

Figura 3.12: Insolação e período crítico - Fachada Sul Fonte: LEONE, 2017

A figura 3.12 representa o posicionamento solar conforme dados da

Tabela 3.5.

É possível verificar algumas possibilidades de proteção solar, de acordo com os dados analisados em relação ao posicionamento e altura solar. A fachada Sul, apresenta o período crítico no solstício de verão, dessa maneira, uma possibilidade de proteção solar consiste na utilização de lâminas verticais, conforme apresentam as figuras 3.13 e máscara solar correspondente (Figura 3.11).

173

Figura 3.13: Possibilidades de proteção solar – Fachada Sul Fonte: LEONE, 2017

FACHADA LESTE PERÍODO CRÍTICO INSOLAÇÃO ÂNGULO ÂNGULO ESTAÇÃO HORÁRIO ÂNGULO ÂNGULO HORIZONTAL VERTICAL ESTAÇÃO HORÁRIO HORIZONTAL VERTICAL EQUINÓCIOS 10:00h 55° 52° EQUINÓCIOS 6:00h 90° 0° 21.03 E 23.09 12:00h 0° 65° 21.03 E 23.09 12:00h 0° 65° SOLSTÍCIO 9:30h 98° 55° SOLSTÍCIO 6:45h 65° 0° VERÃO 12:00h 0° 90° INVERNO 21.12 12:00h 0° 42° 21.06 SOLSTÍCIO 5:15 116° 0° Tabela 3.6: Horários e ângulos do sol - Fachada Leste Fonte: LEONE, 2017 VERÃO 12:00 0° 90° 21.12 174

A figura 3.14 representa o posicionamento solar conforme dados da tabela 3.6. Com base nos horários do momento crítico é proposta a máscara solar, segundo Figura 3.15.

Na fachada Leste, a incidência de sol com maiores temperaturas, concentra-se nos equinócios e solstício de verão. Dessa maneira, uma possibilidade para proteção solar é a implantação de lâminas horizontais, em função do posicionamento e altura solar. (Figura 3.16).

175

Figura 3.15: Máscara solar – Fachada Leste Fonte: LEONE, 2017

Figura 3.14: Insolação e período crítico - Fachada Leste Fonte: LEONE, 2017

176

Figura 3.16: Possibilidades de proteção solar – Fachada Leste Fonte: LEONE, 2017

177

A figura 3.18 representa o posicionamento solar conforme dados da Tabela 3.7: Horários e ângulos do sol - Fachada Oeste Fonte: LEONE, 2017 tabela 3.7.

FACHADA OESTE INSOLAÇÃO ÂNGULO ÂNGULO ESTAÇÃO HORÁRIO HORIZONTAL VERTICAL EQUINÓCIOS 12:00h 0° 65° 21.03 E 23.09 18:00h 270° 0° SOLSTÍCIO 12:00 0° 40° INVERNO 17:15h 296° 0° 21.06 SOLSTÍCIO 12:00h 0° 90° VERÃO 18:45h 244° 0º 21.12 PERÍODO CRÍTICO ÂNGULO ÂNGULO ESTAÇÃO HORÁRIO HORIZONTAL VERTICAL EQUINÓCIOS 12:00h 0° 65° 21.03 E 23.09 18:00h 270° 0° SOLSTÍCIO 12:30h 351° 40° INVERNO 14:00h 327° 32° 21.06

SOLSTÍCIO 12:00h 0° 90° VERÃO Figura 3.17: Máscara solar para período crítico e resultante da proteção solar – 15:45h 258° 38° 21.12 Fachada Oeste Fonte: LEONE, 2017

178

A fachada Oeste apresenta altas temperaturas tanto nos solstícios como equinócios, e por longos períodos, fazendo com que haja a necessidade de proteção solar vertical móvel, ou mista, conforme exemplos demonstrados na figura 3.19. A máscara solar (Figura 3.17) demonstra a definição da proteção solar horizontal e vertical (azul), e a possível variação da proteção móvel, indicado pela cor verde.

179

Figura 3.18: Insolação e período crítico - Fachada Oeste Fonte: LEONE, 2017

Figura 3.19: Possibilidades de proteção solar – Fachada Oeste Fonte: LEONE, 2017

180

Quanto ao tipo de abertura, foram estudadas cinco configurações CAPÍTULO 4 – RESULTADOS OBTIDOS E DISCUSSÃO diferentes, envolvendo dimensões distintas para alturas e larguras. 4.1 SIMULAÇÃO DOS EXPERIMENTOS E ANÁLISE DOS Comparando os resultados da primeira configuração de abertura, RESULTADOS: TIPOS DE ABERTURA (PAF 29%), com a segunda e a terceira (37% e 40%)

respectivamente. Notou-se maior incidência de iluminação natural O comportamento da iluminação natural nos ambientes internos nas janelas em que as dimensões da altura são maiores, se com diferentes configurações de aberturas em edifícios retilíneos e comparadas à largura. É possível perceber com maior clareza, os geometria torcida com rotação em eixo central de 3° e 6° por andar resultados quando analisados com menor quantidade de lux pôde ser aferido através de simulações computacionais no 30° incidindo no interior do ambiente. (Quadros 4.4 a 4.6 e 4.13 a 4.15.) andar de um edifício modelo com 60 pavimentos. (Figura 4.1 a 4.18). A legenda expressa a quantidade de lux através de um degrade de cores, na qual a cor azul representa zero lux e a vermelha o máximo Podemos observar através da comparação dos resultados, que em de lux simulado. Foram realizadas simulações com 1000 lux e 50 lux todos os casos, nas áreas próximas às janelas há maior para identificar as situações na qual a abertura e torção apresentam concentração de iluminância, que tende a decrescer à medida que melhores resultados. Experimentos com 150 lux foram necessários se afasta das aberturas. Nos ambientes cuja envoltória apresenta quando não era possível definir claramente as melhores torção, é possível observar assimetria do comportamento da performances. iluminação causado pela angulação da fachada em relação ao piso. As simulações demonstraram decréscimo de incidência da iluminação nos ambientes com maior torção.

1000 888.89 777.78 666.67 555.56 444.44 333.33 222.22 111.11 0 181

1000 Lux 10h Torção de 0° 21/03 21/06 23/09 21/12

1.2x4 0°

1.2x5 0°

Quadro 4.1: Simulação de Iluminação 1.64x4 0° natural 10h 0° de torção do edifício 1000 lux Fonte: LEONE, 2017

1.64x5 0°

2.64x5 0°

182

1000 Lux 10:00h Torção de 3° 21/03 21/06 23/09 21/12

1.2x4 3°

1.2x5 3°

Quadro 4.2: Simulação de Iluminação 1.64x4 3° natural 10h 3° de torção do edifício

1000 lux Fonte: LEONE, 2017

1.64x5 3°

2.64x5 3°

183

1000 Lux 10:00h Torção de 6° 21/03 21/06 23/09 21/12

1.2x4 6°

1.2x5 6

Quadro 4.3: Simulação de Iluminação natural 10h 6° de torção do edifício 1000 lux Fonte: LEONE, 2017 1.64x4 6°

1.64x5 6°

2.64x5 6°

184

50 Lux 10h Torção de 0° 21/03 21/06 23/09 21/12

1.2x4 0°

1.2x5 0°

Quadro 4.4: Simulação de Iluminação 1.64x4 0° natural 10h 0° de torção do edifício 50 lux Fonte: LEONE, 2017

1.64x5 0°

2.64x5 0°

185

50 Lux 10:00h Torção de 3° 21/03 21/06 23/09 21/12

1.2x4 3°

1.2x5 3°

Quadro 4.5: Simulação de Iluminação natural 10h 3° de torção do edifício 50 1.64x4 3° lux Fonte: LEONE, 2017

1.64x5 3°

2.64x5 3°

186

50 Lux 10:00h Torção de 6° 21/03 21/06 23/09 21/12

1.2x4 6°

1.2x5 6°

Quadro 4.6: Simulação de Iluminação natural 10h 6° de torção do edifício 50 1.64x4 6° lux Fonte: LEONE, 2017

1.64x5 6°

2.64x5 6°

187

150 Lux 10:00h

1.64x5 0°

Quadro 4.7: Simulação de Iluminação natural 10h 0° de torção do edifício 150 lux 2.64x5 0° Fonte: LEONE, 2017

150 Lux 10:00h

1.64x5 3°

Quadro 4.8: Simulação de Iluminação natural 10h 3° de torção do edifício 150 lux 2.64x5 3° Fonte: LEONE, 2017

188

150 Lux 10:00h

1.64x5 6°

Quadro 4.9: Simulação de Iluminação natural 10h 6° de torção do edifício 150 lux 2.64x5 6° Fonte: LEONE, 2017

150 133.33 116.67 100.00 83.33 66.67 50.00 33.33 16.67 0

O mesmo estudo foi realizado para o horário das 15:30h nos torções, obtiveram melhores resultados para iluminância no solstícios e equinócios. A incidência de iluminação no ambiente ambiente. apresentou o mesmo comportamento que o período da manhã, na qual as aberturas com maiores alturas e geometrias com menores

1000 888.89 777.78 666.67 555.56 444.44 333.33 222.22 111.11 0

189

1000 Lux 15.30h Torção de 0° 21/03 21/06 23/09 21/12

1.2x4 0°

1.2x5 0°

Quadro 4.10: Simulação de Iluminação 1.64x4 0° natural 15.30h 0° de torção do edifício

1000 lux Fonte: LEONE, 2017

1.64x5 0°

2.64x5 0°

190

1000 Lux 15.30h Torção de 3° 21/03 21/06 23/09 21/12

1.2x4 3°

1.2x5 3°

Quadro 4.11: Simulação de Iluminação natural 15.30h 3° de torção do edifício 1000 lux

1.64x4 3° Fonte: LEONE, 2017

1.64x5 3°

2.64x5 3°

191

1000 Lux 15:30h Torção de 6° 21/03 21/06 23/09 21/12

1.2x4 6°

1.2x5 6°

1.64x4 6° Quadro 4.12: Simulação de Iluminação natural 15.30h 6° de torção do edifício 1000 lux Fonte: LEONE, 2017

1.64x5 6°

2.64x5 6°

192

50 Lux 15:30h Torção de 0° 21/03 21/06 23/09 21/12

1.2x4 6°

1.2x5 6°

1.64x4 6° Quadro 4.13: Simulação de Iluminação natural 15.30h 0° de torção do edifício 50 lux Fonte: LEONE, 2017

1.64x5 6°

2.64x5 6°

193

50 Lux 15.30h Torção de 3° 21/03 21/06 23/09 21/12

1.2x4 3°

1.2x5 3°

Quadro 4.14: Simulação de Iluminação natural 15.30h 3° de torção do edifício 50 lux Fonte: LEONE, 2017 1.64x4 3°

1.64x5 3°

2.64x5 3°

194

50 Lux 15:30h Torção de 6° 21/03 21/06 23/09 21/12

1.2x4 6°

1.2x5 6°

1.64x4 6° Quadro 4.15: Simulação de Iluminação natural 15.30h 6° de torção do edifício 50 lux Fonte: LEONE, 2017

1.64x5 6°

2.64x5 6°

195

50 44.44 38.89 33.33 27.78 22.22 16.67 11.11 5.56 0

150 Lux 15:30h

1.64x5 0°

Quadro 4.16: Simulação de Iluminação natural 15.30h 0° de torção do edifício 150 lux 2.64x5 0° Fonte: LEONE, 2017

150 Lux 15:30h

1.64x5 3°

Quadro 4.17: Simulação de Iluminação natural 15.30h 3° de torção do edifício 150 lux 2.64x5 3° Fonte: LEONE, 2017

196

150 Lux 15:30h

1.64x5 6°

Quadro 4.18: Simulação de Iluminação natural 15.30h 6° de torção do edifício 150 lux Fonte: LEONE, 2017 2.64x5 6°

150 133.33 116.67 100.00 83.33 66.67 50.00 33.33 16.67 0

Através da análise das imagens das simulações do edifício com envoltória, e quanto maior a torção, mais protegidos alguns pontos geometria torcida com rotação de eixo central de 3° e 6°, em da fachada. Por outro lado, os locais de maior incidência da comparação ao edifício retilíneo, é possível observar, que a torção radiação, possuem maior ordem de grandeza da incidência do edifício, contribui com menor área atingida pela radiação solar kWh/m². Comparando horários e dias distintos, a radiação solar incidente na fachada. As imagens demonstram que a própria incidente no edifício, possui valores diferentes, que quando geometria ocasiona sombreamento na fachada. Portanto, para simulados em valores absolutos. Essa informação pode ser radiação solar, a torção favorece o auto sombreamento da verificada na tabela 4.1. (Quadro 4.19 a 4.21)

197

Comparando o período das 10:00h às 15:30h é possível perceber perpendiculares à linha do horizonte, a mesma quantidade de maior concentração da radiação solar incidente na fachada no mês energia, se distribui em uma área menor resultando em maior de junho. Embora saibamos que a maior radiação solar presente na incidência de radiação. atmosfera condiz aos meses iniciais e finais do ano, o resultado Neste caso, a incidência da radiação está sendo estudada em apresentado pelas simulações pode ser explicado pela Lei do relação à fachada do edifício, a menor área de incidência se dá em Cosseno ou Lei de Lambert, na qual a maior concentração de relação à posição do sol no inverno, se comparado às outras datas radiação se dá através do menor ângulo entre o zênite e o raio estudadas. solar. Isso ocorre, pois à medida que os raios solares ficam

21/03 21/06 23/09 21/12

Período das 10:00 às 15:30h 0°- kWh/m²

3°

6°

198

0.00 0.35 0.70 1.05 1.40 1.75 2.10 2.45 2.80 3.15 3.50 Quadro 4.19: Comportamentos da radiação solar na fachada período das 10:00h às 15:30h para 0°, 3° e 6° de torção do edifício Fonte: LEONE, 2017

21/06 23/09 21/12 21/03

Período das 10:00 0°

3°

6°

Quadro 4.20: Comportamento da radiação solar na fachada às 10:00h para 0°, 3° e 6° de torção do edifício Fonte: LEONE, 2017

0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 199

21/03 21/06 23/09 21/12

Período das 15:30 0°

3°

6°

0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50

Quadro 4.21: Comportamento da radiação solar na fachada às 15:30h para 0°, 3° e 6° de torção do edifício Fonte: LEONE, 2017

200

10:00 às 15:30h Torção de 3° - kWh/m² 21/mar 0,41 0,59 0,76 0,93 1,11 1,28 1,46 1,63 1,8 1,98 2,15 21/jun 0,29 0,6 0,91 1,22 1,53 1,84 2,16 2,47 2,78 3,09 3,4 23/set 0,35 0,54 0,73 0,93 1,12 1,31 1,51 1,7 1,89 2,09 2,28 21/dez 0,47 0,6 0,74 0,87 1 1,14 1,27 1,41 1,54 1,67 1,81

10:00 às 15:30h Torção de 6° - kWh/m² 21/mar 0,3 0,53 0,76 0,99 1,22 1,46 1,69 1,92 2,15 2,38 2,61 21/jun 0,22 0,57 0,92 1,27 1,61 1,96 2,31 2,66 3,01 3,36 3,71 23/set 0,26 0,51 0,76 1,02 1,27 1,52 1,78 2,03 2,29 2,54 2,79 21/dez 0,33 0,55 0,76 0,97 1,18 1,39 1,6 1,81 2,03 2,24 2,45

Tabela 4.1: Radiação solar na fachada das 10:00h às 15:30h para 3° e 6° de torção do edifício Fonte: LEONE, 2017

O quadro 4.22 demonstra as rosas de radiação solar presentes nos pelas nuvens. E o mês de dezembro, o oposto, por caracterizar-se meses referentes aos solstícios e equinócios. Através delas, por um mês em que o céu possui maior quantidade de nuvens. podemos observar a direção e intensidade da radiação solar para os A figura 4.1 demonstra a radiação global ao longo do ano, na qual resultados da ‘Radiação Global’, ‘Radiação Difusa’ e ‘Radiação podemos observar o comportamento da radiação com maior Direta’. intensidade no início e final do ano, e certa assimetria em relação Os equinócios, meses de março e setembro são os meses que ao primeiro semestre se comparado ao segundo semestre. Esses apresentam resultados mais próximos com maior prominência de dados serviram de input para as simulações, de acordo com as radiação difusa. O mês de junho apresenta maior incidência de informações disponibilizadas pelo Instituto de Meteorologia radiação direta se comparada à difusa. Esse fenômeno acontece (INMET) divulgadas pelo Professor Maurício Roriz mencionadas devido aos fatores climáticos característicos desse período, no qual, anteriormente no item 3.6 dessa dissertação. se comparado aos demais meses, apresenta céu menos obstruído 201

Radiação Global Radiação Difusa Radiação Direta

Março

Junho

Setembro

202

Dezembro

Quadro 4.22: Comportamento da radiação solar na fachada às 10:00h e às 15:30h para 3° e 6° de torção do edifício Fonte: LEONE, 2017

Figura 4.1: Radiação solar horizontal Global ao longo do ano na cidade de São Paulo Fonte: LEONE, 2017

203

4.2 SIMULAÇÃO DOS EXPERIMENTOS E ANÁLISE DOS no interior do ambiente, devido ao clima frio, a fim de se conseguir RESULTADOS: PROTEÇÃO SOLAR maior conforto aos usuários. Contudo, este trabalho explora o

exercício da busca por soluções quanto a proteção solar e A aplicabilidade das proteções solares no edifício estudado tem a composição da fachada em virtude da experimentação com finalidade de exemplificar a utilização da modelagem paramétrica, simulações computacionais, e por essa razão, foi definido o período softwares para avaliação através de simulação de iluminação e de junho como demonstração à proteção solar devido a apresentar radiação solar como elementos facilitadores nas tomadas de maior incidência da radiação solar na envoltória. Todo caso, para o decisões em projetos de arquitetura, visando otimizar a iluminação alcance de uma solução assertiva, todos os períodos do ano e minimizar ganhos de calor. Para esta etapa da pesquisa, é deverão ser considerados para definição da melhor estratégia de utilizada a geometria torcida de 3° por representar a configuração, projeto. dentre as estudadas (3 e 6 graus), com melhor desempenho quanto EXPERIMENTO 1 – PROTEÇÃO HORIZONTAL à iluminação. Com configuração das aberturas de 81% de transparência, e seguindo os critérios previamente definidos, A proteção horizontal foi aplicada ao modelo do edifício de modo simulações em dois horários distintos 10:00h e 15:30h. que todas as orientações resultassem na mesma configuração. A proteção fixa possui 0.34 cm de largura e espaçamento de 0,5 As simulações para iluminação serão apresentadas para solstícios e metros. equinócios, porém a radiação solar na fachada será exemplificada no mês de junho por configurar-se pelo período que apresenta Em virtude das necessidades específicas de cada orientação da maior radiação incidente da fachada. fachada, a opção em configurar todas as fachadas com as mesmas dimensões de proteção, faz com que a configuração escolhida seja Sabe-se que a radiação no período do inverno é explorada como muitas vezes superdimensionada para determinada face do edifício uma estratégia de projeto a permitir a incidência dos raios solares ou aquém das necessidades de outra. O intuito da personalização 204 das proteções baseia-se em alcançar resultados mais assertivos, resultado, pode-se perceber que a proteção apenas foi eficaz para a priorizando a proteção das fachadas que possuem maior fachada Norte e Leste no período das 10:00h. Às 15:30h, apesar da necessidade. Essa solução contribui para que os locais no qual as proteção solar, a radiação solar está incidindo em toda a fachada. proteções possam apresentar menor dimensão, o ambiente interno (Quadro 4.23 e 4.24). não se prejudique em relação a iluminação natural. Como

1000 Lux 10:00h Torção de 3° 21/03 21/06 23/09 21/12

15:30h Torção de 3°

Quadro 4.23: Iluminação natural às 10:00 e 15.30h 3° de torção do edifício 1000 lux Fonte: LEONE, 2017

205

Torção de 3° - kWh/m² - 21/06 Norte 10:00h Norte 15:30h

Leste 10:00h Oeste 15:30h

Quadro 4.24: Radiação solar na fachada às 10:00h e 15:30h 3° de torção do edifício Fonte: LEONE, 2017

EXPERIMENTO 2 – PROTEÇÃO VERTICAL determinada face. Como resultado, as simulações demonstraram

A simulação da proteção vertical é demonstrada através do quadro perda com relação à iluminação natural no interior do ambiente. 4.25 e 4.26. O critério de sua utilização foi através da análise dos Porém, essa solução privilegia o posicionamento da proteção de resultados da radiação solar incidente na fachada do edifício, maneira a possuir maior concentração dos elementos apenas nos priorizando o menor espaçamento entre as lâminas de proteção locais que houver maior incidência de radiação solar. nos locais em que as simulações de radiação solar indicaram maior Em vista de cada andar possui necessidades especificas na índice de Kwh/m². geometria torcida, a proteção solar e soluções para as fachadas,

No algoritmo desenvolvido, o espaçamento entre os brises são podem ser exploradas de maneira a contribuir também com a variáveis, assim como a quantidade de elementos em uma estética da edificação. Todo caso, outros fatores podem 206 complementar a solução proposta para proteção solar do controle solar, materiais opacos que possam impedir a entrada da ambiente, como a instalação de vidros especiais, que apresentem radiação, entre outros.

1000 Lux 10:00h Torção de 3° 21/03 21/06 23/09 21/12

15:30h Torção de 3°

Quadro 4.25: Iluminação natural com proteção vertical às 10:00h e 15:30h 1000lux Fonte: LEONE, 2017

207

O quadro 4.26 apresenta a radiação solar na fachada do edifício,

Torção de 3° - kWh/m² 21.06 demonstrando que o critério foi utilizado no edifício como um todo. Período das 10:00 às 10:00h 15:30h 15:30h Os locais que apresentam a cor vermelha possuem maior radiação solar incidente, portanto, são os pontos nos quais foram priorizadas maiores concentrações de proteção. Já a cor azul, representam locais com menor radiação, privilegiando espaços com maiores aberturas e com menor necessidade de proteção solar.

Quadro 4.26: Radiação solar em edifício com proteção vertical às 10:00h e 15:30h Fonte: LEONE, 2017

208

EXPERIMENTO 3 – PROTEÇÃO MISTA que apresenta maior exposição à radiação com maior extensão ao

A experimentação com a proteção mista (horizontal e vertical) momento crítico, seguida pela fachada Oeste e posteriormente a partiu do princípio no qual cada orientação da fachada apresenta Leste. características específicas e, portanto, necessidades distintas de Com base nesses dados, a aplicação do algoritmo da proteção proteção. Segundo a análise do período crítico (Quadro 3.1 e mista, levou em consideração o momento crítico para Quadro 3.2) é evidente os momentos do dia no qual há maior adaptabilidade das variáveis criadas, e como resultado, foi simulada incidência de radiação solar na fachada. A partir desse quadro é uma opção de proteção solar para composição da fachada, segundo possível identificar que a fachada sul é aquela na qual há menor estudos apresentados no item 3.7 “Estudos de Proteção das necessidade de proteção, visto que antes do dia 21/06 a situação Fachadas”, para máscara solar nas fachadas Norte, Sul, Leste e crítica concentra-se das 14:30 às 15:30 horas. Por essa razão a Oeste. (Quadro 4.27 e 4.28.) fachada Sul, em comparação às demais é a que possui menor necessidade de proteção. Em contrapartida, a fachada Norte é a

209

1000 Lux 10:00h Torção de 3° 21/03 21/06 23/09 21/12

15:30h Torção de 3°

Quadro 4.27: Iluminação natural com proteção vertical e horizontal às 10:00h e 15:30h 1000lux Fonte: LEONE, 2017

210

21/03 10:00 Norte Leste

15:30 Norte Oeste

21/06 10:00 Norte Leste

15:30 Norte Oeste

211

23/09 10:00 Norte Leste

15:30 Norte Oeste

21/12 10:00 Sul Leste

15:30 Sul Oeste

Quadro 4.28: Radiação solar em edifício com proteção vertical e horizontal às 10:00h e 15:30h Fonte: LEONE, 2017 212

EXPERIMENTO4 – PROTEÇÃO COM PAINEIS envidraçados. Por outro lado, quando utilizados em locais

O experimento do algoritmo com painéis demonstra a composição adequados, podem minimizar os ganhos de calor internos, resultando em uma situação mais confortável devido a otimização de uma fachada com cheios e vazios, no qual representa materiais de vedação e transparência (aberturas). A simulação da radiação da escolha do posicionamento dos mesmos. (Quadro 4.29 e 4.30) solar na envoltória para os horários e datas estudados destacaram os pontos no qual há maior incidência de radiação solar na envoltória.

A utilização de softwares de simulação, nesse caso, auxiliou nas tomadas de decisões com relação à customização da fachada. Uma vez que a proposta do edifício é conter elementos com materiais opacos (painéis) e transparência, o resultado dessa composição pôde ser assertivo em relação ao posicionamento dos painéis, priorizando sua utilização nos locais mais críticos devido a intensidade da radiação.

Os resultados da simulação de iluminação natural no interior do ambiente demonstraram perda da iluminação no local em que os painéis são instalados, se comparado aos edifícios inteiramente

213

1000 Lux 10:00h Torção de 3° 21/03 21/06 23/09 21/12

15:30h Torção de 3°

Quadro 4.29: Iluminação natural com proteção tipo painel às 10:00h e 15:30h 1000lux Fonte: LEONE, 2017

214

Torção de 3° - kWh/m² 21.06 Período das 10:00 às 10:00h 15:30h 15:30h

Quadro 4.30: Radiação solar em edifício com proteção tipo painel às 10:00h e 15:30h Fonte: LEONE, 2017

215

EXPERIMENTO 5 – SOLUÇÃO DE FACHADA adaptabilidade das lâminas, quando móveis, se adaptam às

A aplicação deste algoritmo, assim como nos demais, o critério mudanças da trajetória solar. Essa solução, não apresenta essa utilizado foi baseado nos resultados apresentados com relação à característica. (Quadro 4.32) radiação solar na envoltória do edifício. A iluminação interna Conforme já mencionado anteriormente, a busca por melhores apresenta um potencial de menor alcance, se comparado ao resultados para o conforto no interior do ambiente, assim como edifício todo envidraçado, devido a diminuição da transparência. maior eficiência do edifício baseia-se em vários fatores, neste caso, Por outro lado, a proposta conta com a estratégia de priorizar com para se atingir resultados mais significativos, poderiam ser previstos fechamentos as áreas que recebem maior radiação solar e maior vidros com performances de melhor desempenho, como modelos transparência nas áreas de menor incidência da radiação. (Quadro especiais de controle solar. 4.31)

As áreas na qual há maior concentração de Kwh/m² possuem maior percentual de áreas opacas, e aquelas nas quais há menor concentração, maior uso de transparências. Na proteção solar, a

216

1000 Lux 10:00h Torção de 3° 21/03 21/06 23/09 21/12

15:30h Torção de 3°

Quadro 4.31: Iluminação natural em edifício com variação do peitoril às 10:00h e 15:30h 1000lux Fonte: LEONE, 2017

217

Torção de 3° - kWh/m² 21.06 Período das 10:00 às 10:00h 15:30h 15:30h

Quadro 4.32: Radiação solar em edifício com variação do peitoril às 10:00h e 15:30h Fonte: LEONE, 2017

218

4.1 DISCUSSÃO resulta em fachadas, na qual cada pavimento possui necessidades

particulares. A partir das simulações foi possível evidenciar a incidência da Para torção de 3° a envoltória fica mais exposta aos raios solares, radiação solar na fachada do edifício e o comportamento da sendo uma estratégia para minimizar os ganhos de calor internos iluminação natural no interior do ambiente. Como resultado, ficou ao ambiente, a exploração da geometria solar como proteções ao claro que a torção não favorece a iluminação natural no ambiente edifício. No entanto na torção de 6°, devido a inclinação das interno do edifício. O modelo com melhor desempenho, dentre os paredes, alguns pontos ficam prejudicados e expostos aos raios casos estudados, é o edifício com geometria retilínea para todos os solares, porém outros, ficam protegidos, resultando em menor casos de configuração das aberturas. radiação solar na fachada, consequentemente menor acumulo de Se por um lado a torção não favorece a iluminação natural, a calor no material e menor massa térmica transmitida ao interior. radiação solar na fachada apresenta resultados contrários. À Nesse caso, pode-se utilizar maiores aberturas na fachada, medida que o edifício é torcido maior a radiação solar direta otimizando a iluminação natural. incidente nos ângulos em que a fachada fica mais exposta. Por Os resultados quanto a radiação solar incidente na geometria outro lado, a geometria colabora para o auto sombreamento da torcida, se aproxima da solução abordada na obra Beijing envoltória. Nesse sentido é possível constatar que à medida que a Greenland Center do escritório Skidmore, Owings, and Merrill geometria é torcida menor a necessidade de instalação de (SOM). Segundo pesquisa sobre soluções de fachadas proteções solares em toda a extensão do edifício. Seria possível contemporâneas, o vidro trapezoidal foi instalado na edificação pensar em soluções de projeto personalizadas, de acordo com as com a finalidade de melhorar o desempenho térmico do edifício e necessidades de proteção de cada andar, uma vez que a torção obter redução do ganho de calor solar. A solução quanto à forma da

219 fachada obtém melhores resultados se comparada com o demonstrado que os ambientes com maiores percentuais de desempenho de uma fachada de vidro totalmente plana. abertura na fachada possuem melhores resultados em relação à

Podemos observar a diminuição da quantidade de lux de maneira iluminação natural, é necessário avaliar que esse fator também rápida no ambiente à medida que se distancia das janelas e ganho contribui com maior incidência de radiação solar, resultando em de iluminação de acordo com maiores dimensões das aberturas. ganhos de calor no interior do edifício. A boa solução passa a ser Porém destaca-se melhores resultados em relação às alturas da aquela que apresenta o equilíbrio entre as necessidades luminosas janela, se comparado à largura da mesma. e proteção solar.

A compreensão da radiação solar, pode ainda favorecer a opção A simulação quanto ao desempenho do edifício pode colaborar pela alternativa em prever varandas na edificação, dado que nas como estratégia para organização do layout no interior dos extremidades das plantas de piso, há maior incidência de radiação, ambientes. O conhecimento de que determinada área do edifício possui maior ou menor concentração de calor, é decisivo na e com isso, as varandas poderiam ser ambientes favorecidos, como ambientes externos com alto índice de radiação solar. No definição do uso do espaço de maneira consciente e assertiva. levantamento realizado sobre edifícios torcidos, foi observado que Através dos algoritmos criados são possíveis várias outras alguns possuem essa configuração nos pavimentos. combinações dos parâmetros. Na modelagem paramétrica é

Conforme afirmação das autoras Corbella e Yannas, o clima tropical alcançado o inesperado, uma vez que novas formas podem surgir é caracterizado por possuir abundante iluminação e por essa razão através das variações pré-definidas. Contudo, a intenção da não apresenta a necessidade das aberturas das edificações aplicação de algoritmos para proteção solar no edifício modelo, é a possuírem grandes vãos. Essa reflexão se faz necessária quando demonstração de uma solução possível para cada uma das observamos o número de edifícios que possuem fachadas proteções levando em consideração os resultados apresentados totalmente envidraçadas. Embora as simulações tenham pelo momento crítico de radiação solar, bem como os resultados 220 das simulações de iluminação natural e radiação para a geometria estudado, propostas correções, alterações, novas avaliações, e por torcida. fim, a decisão.

Conforme apontado por Mark Burry, cada vez mais, será necessário É possível identificar o caráter contemporâneo pela exploração e que o arquiteto seja um programador, ressaltando o perfil do busca por respostas a respeito de uma melhor configuração da profissional arquiteto que tem mudado ao longo do tempo, um dos fachada, englobando os diversos componentes que a configuram, fatores, consiste na inserção da modelagem paramétrica, que sejam proteções solares, vidros ou materiais utilizados. Essa envolve necessariamente uma mudança da maneira de pensar e percepção está presente em escritórios de arquitetura, grupos de desenvolver o projeto. pesquisa científica e trabalhos acadêmicos muito recentes que vêm

Conforme apontado por Gonçalves e Baker (2015) a proteção solar buscando respostas nesse sentido. de sombreamento, no Brasil, resultam em uma das estratégias mais As pesquisas anteriores estudam o uso de ferramentas importantes para o bom desempenho ambiental dos edifícios, em computacionais como auxilio para desenvolvimento do projeto, relação a redução da demanda energética. avaliando as necessidades de proteção solar, satisfação de

Essa pesquisa visa colaborar com a ampliação da experimentação iluminação no interior do ambiente e até mesmo propostas através das ferramentas computacionais, em função de aumentar o inovadoras para fachadas com modelagem paramétrica. Essa potencial de variabilidade na qual a arquitetura pode trabalhar, pesquisa desenvolve algoritmos específicos para estudar dimensões alinhado à eficiência no que diz respeito aos resultados gerados por distintas de abertura das janelas e proteções solares, para simulações. Contudo as avaliações propostas são base de um geometria torcida do edifício, no qual o comportamento da contínuo processo, em que são realizadas as simulações, feitas radiação solar incidente na fachada difere-se da de um edifício análises dos resultados, voltando-se à forma do elemento ortogonal. Com isso, as necessidades do edifício passam a ser particulares. 221

Há dificuldades ao trabalhar com algoritmos e simulação com acadêmico como profissional. A oportunidade de utilizar as modelagem paramétrica, uma vez que a utilização desses softwares tecnologias digitais colabora em expandir novas possibilidades.

é pouco explorada no Brasil. O uso dessas ferramentas está Este trabalho visa colaborar com estudos a respeito da edificação concentrado atualmente em alguns grupos de pesquisa vinculados valorizando estratégias que otimizem a energia passiva em às universidades ou em menor escala em escritórios de arquitetura. projetos, resultando em ganhos com economia de energia A própria medição dos dados meteorológicos passa a ser essencial (eficiência energética) e com o bem-estar do ser humano. Na para que possam ser utilizados de maneira a servir de input aos contemporaneidade há uma mudança radical na maneira de softwares, que antecipam as soluções via computador através das projetar, construir e pensar formas no espaço. Edifícios de formas simulações. Quanto maior e mais detalhado o mapeamento curvilíneas e de dupla curvatura demonstram que estamos em referente às questões climáticas da cidade, melhor e mais confiável outra fase. passam a ser os resultados das simulações. Atualmente a cidade de Conforme afirma Schumacher, a beleza está vinculada à eficiência São Paulo conta com algumas estações de medição, que têm seus desempenhada pela edificação, seja através da relação com os raios dados divulgados e aproveitados para serem utilizados nos solares ou na eficiência em filtrar a luz do dia. É essa relação da softwares, porém, muitos locais ainda não possuem acesso a essas busca pela forma vinculada à performance, e estudos que medições. No que diz respeito à área climática, é essencial a correlacionam beleza ao desempenho funcional que esta pesquisa medição a longo prazo, para que as informações de vários anos está inserida. possam ser comparadas.

Outro aspecto que demonstra a atualidade da pesquisa está no surgimento e aprimoramento de softwares de análises ambientais que vêm, cada vez mais, sendo utilizados, tanto em meio 222

CAPÍTULO 5 - CONSIDERAÇÕES FINAIS colaboram para compreensão dos fenômenos estudados e consequentemente as tomadas de decisão. A maneira convencional de projetar com o uso do computador O uso dos algoritmos na área da arquitetura tem como consiste em utilizar softwares que disponibilizam todas as característica exigir dos profissionais conhecimentos específicos de ferramentas necessárias para desenvolvimento do projeto. Neste ciência da computação, por esse motivo sua exploração se ateve ao trabalho foi desenvolvido um conjunto de procedimentos via meio científico. Dessa maneira, é possível verificar que os estudos algoritmos e scripts próprios para trabalhar em situações que envolvem essa aplicação à arquitetura ainda estão focados em especificas e particulares, com a finalidade de investigar o alguns centros de pesquisas. comportamento da iluminação natural no interior do ambiente e radiação solar incidente na fachada. Até os anos 90, as simulações Há poucas pesquisas que utilizam plug-ins como ladybug e eram feitas em softwares prontos, o que é contemporâneo nos honeybee atualmente. A contribuição do trabalho está associada à últimos 15 anos, é a criação de algoritmos resultando em uma criação de algoritmos para dar soluções a situações que até então solução contemporânea de projetar. são pouco estudadas, em termos de geometria, investigação das formas curvilíneas, estudo das proteções solares. Há contribuição Atualmente é possível através do uso da modelagem paramétrica original nos resultados obtidos, através do conjunto de simulações. produzir uma série de combinações e, portanto, soluções diferentes a uma mesma investigação. A dificuldade tem se tornado as Diante da quantidade de novos edifícios com geometria torcida, decisões frente às múltiplas escolhas necessárias para a realização que tem surgido nos últimos anos, torna-se cada vez mais de um projeto, que naturalmente, envolve grande quantidade de importante e fundamental criar algoritmos para dar soluções únicas variáveis. Nesse aspecto, a utilização do auxílio de programas de a curvaturas únicas. E a disponibilidade das informações embutidas computador que expressam resultados gráficos, como simulações, nos softwares de simulação aos usuários favorece a interpretação e análise dos resultados. 223

Há muitas dificuldades, obstáculos e certamente muito mais pensamento em um mundo de ideias paramétricas: conceber a trabalho a ser desenvolvido nesta área. Muitas pesquisas serão partir de parâmetros. necessárias para poder entender e interpretar melhor esses novos Alguns obstáculos ainda devem ser vencidos para a melhor plug-ins. aplicação da modelagem paramétrica, como a melhoria da Os usos de tecnologias digitais possuem características específicas formação tanto do ponto de vista do pensamento geométrico, tanto para processo de projeto como para colaboração no como do pensamento algorítmico, que hoje caracterizam-se aprendizado coletivo através da troca de conhecimento, insuficientes. É importante que o arquiteto tenha um bom informações e aprendizado no que diz respeito ao entendimento da conhecimento de geometria, para conceber edifícios com formas ferramenta e um trabalho conjunto que resulta na criação de complexas, sendo fundamental o pensamento tridimensional. algoritmos. O estudo da iluminação no ambiente permite com que sejam Na atualidade os arquitetos se apropriam de ferramentas para adotados no projeto as soluções que melhor apresentaram propor projetos melhores, concebendo o edifício e simulando. desempenho, e dessa maneira, maximizar o aproveitamento da Estão sendo conduzidos a criar scripts para simular. Um exemplo iluminação natural, fazendo com que o uso da iluminação artificial disso são os edifícios que foram apontados como estudos de caso, seja minimizado. no qual, muitos estão sendo concebidos com a auxilio dessas Neste trabalho as simulações foram conduzidas para resultar no ferramentas. máximo aproveitamento da iluminação natural e minimizar a Modelar parametricamente não é só gerar uma quantidade maior incidência de radiação solar na fachada em todas as orientações do de opções, é ter consciência sobre cada etapa do processo de edifício, levando em consideração que cada uma delas possui projeto. Matematicamente, poder definir uma curvatura no espaço, características especificas. Em arquitetura, uma série de critérios e todos os elementos necessários, culminando em introduzir o são levados em consideração para tomadas de decisão, dessa 224 maneira, a solução a ser escolhida para o edifício, deve ser aquela experimentos através do uso de algoritmos e investigação dos atenda às necessidades estéticas, funcionais, ambientais, etc. novos métodos de projetar com scripts na contemporaneidade.

Através das análises das simulações, quanto menor a torção da edificação, melhores são os resultados da iluminação natural no 5.1 SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS interior do ambiente, ou seja, o edifício torcido comparado à geometria retilínea não contribui para iluminação natural. Com Novas pesquisas podem ser desenvolvidas em relação a relação à radiação solar, quanto maior a torção, maior a exposição investigação da performance da iluminação e radiação solar no em determinados pontos da fachada e maior o auto sombreamento edifício com proteções solares, utilizando parâmetros diferentes em outros. Quanto ao dimensionamento das aberturas, observou- dos utilizados nesta pesquisa. Poderão ser estudados outros se melhores resultados nas janelas que possuem maior altura, se critérios de conforto como a ventilação natural como comparado à largura. complementação do trabalho realizado, em busca de melhores Como já foi afirmado anteriormente, o que se propõe através deste condições aos usuários. estudo é justamente obter consciência do comportamento da Estudo da tectônica, averiguando até qual altura é possível o uso de iluminação natural e radiação solar no projeto, conhecimento do proteção solar externa à edificação no que diz respeito aos ventos. processo para utilização de softwares como subsídio e ferramenta E desdobramentos em relação ao conforto visual devido ao uso de trabalho, e a partir dos resultados obtidos, ser assertivo em desses dispositivos. relação à decisão final. A importância do trabalho, relaciona-se ao estudo da geometria, do uso de simulações, consciência do processo de projeto na contemporaneidade, desenvolver

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VIDRO IMPRESSO. Aeroportos de ponta. Calor do lado de fora. n. 5, jul. 2014. Disponível em: http://www.vidroimpresso.com.br/tecnologia/edicao5/Calor-do- lado-de-fora. Acesso em: 01/08/2016.

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VOLLERS, Karel. Twist&Build creating non-orthogonal architecture. Rotterdam: 010 Publishers, 2001.

234

F GLOSSÁRIO Fator de luz diurna – razão entre a luz natural direta ou indireta

A provinda da abóboda celeste e a iluminação da abóboda celeste Albedo – Porcentagem de energia refletida em relação a incidente. totalmente obstruída. Também chamado de refletância. Fatores de sombra – Proteções solares Algoritmo - Conjunto de regras e procedimentos lógicos G precisamente definidos que levam à solução de um problema. Generative Components – Software CAD desenvolvido pela Bentley B Systems. Blobs – Superfícies orgânicas, portanto, não ortogonais e sem Geometria arquitetural - Desenvolvimento de novas ferramentas repetição. para a criação de modelos digitais que atendem aspectos quanto à D forma, e já incorporem requisitos quanto à estrutura, materiais, Dia típico de verão – representa o dia mais quente do ano segundo construção. a média do período dos últimos 10 anos, considerando temperatura P do ar, umidade relativa do ar, velocidade do vento e radiação solar. Prateleira de luz – componente posicionado no plano de abertura Dia típico de inverno – representa o dia mais frio do ano segundo a da fachada acima do nível de visão com finalidade de proteger da média do período dos últimos 10 anos, considerando temperatura incidência da radiação direta e redirecionar a luz natural no do ar, umidade relativa do ar, velocidade do vento e radiação solar. ambiente interno. E Performance Based Design - Performance da edificação desde a Envelope Solar - O maior volume que um edifício pode ocupar sem fase de concepção. causar sombreamentos indesejados nas edificações vizinhas R

235

Radiação infravermelha – Radiação de onda longa, com Twist - Repetição de um plano que possui rotação em torno de um comprimento entre 0,8 e 100 micras. eixo. Refletância – O mesmo que albedo. U Requisitos de desempenho – condições que expressam de forma Umidade Relativa (UR) – Relação entre a quantidade de vapor de satisfatória os requisitos que a edificação deve apresentar a seus água existente no ar e a que poderia ocorrer sem ocorrer a usuários. condensação. É expressa em porcentagem. T

Tordo - São superfícies paraboloides hiperbólicas que se ligam a uma estrutura de edifício ortogonal. Transmissão luminosa – É a quantidade de energia luminosa que passa pelo vidro.

236

APÊNDICE APÊNDICE A – Tabela edifícios com geometria torcida

PROTEÇÃO SOLAR/ NOME ANO INÍCIO TÉRMINO CONSTR/ ESTRATÉGI OBRA IMAGEM ESCRITÍRIO CLIENTE CIDADE PAÍS USO ALTURA PAV ÁREA PROJ TORÇÃO FONTES POPULAR PROJ CONSTR. CONSTR. PROJETO A DESEMPEN HO http://www.archdaily.com/306566/absolute-towers-mad- architects http://www.i-mad.com/work/absolute-towers/?cid=4 http://edition.cnn.com/2013/09/18/travel/2012-best- ABSOLUTE "Marilyn Arquitects new-skyscraper/ TOWERS Monroe MAD, BURKA Fernbrook / Mississauga, Tower A: Até 8° por http://www.urbanismo.com/arquitecturayurbanismo/deli 2006 2006 2012 Canadá Construído Residencial 170m 56 Varandas cia-canadiense-absolute-towers-de-ma-yansong-y-sus- (TORRE A) Towers" Architects Cityzen Ontario 45,000m² andar mad/ INC. http://archinect.com/features/article/47034/upstarts- mad-office IMAGEM http://www.arqhys.com/absolute-towers-por-mad- architects.html

Arquitects ABSOLUTE "Marilyn MAD Fernbrook / Mississauga, Até 8° por TOWERS Monroe BURKA 2006 2006 2012 Canadá Construído Residencial 150m 50 40,000m² Varandas Idem Anterior Cityzen Ontario andar (TORRE B) Towers" Architects INC.

http://skyscrapercenter.com/building/al-bidda- tower/1356 http://www.baminternational.com/sites/default/files/do Platinum Área 1.364° por AL BIDDA Não main-616/documents/al_bidda_tower_dohaqatar-616- _ GHD Global Tower _ 2006 2009 Doha Qatar Construído Escritórios 215m 44 construída andar 1468246380664945624.pdf TOWER informado Company 87.000m² Total 60° https://www.accsal.com/projects/al-bidda-tower/ http://www.ctbuh.org/Publications/CTBUHJournal/InNum bers/TBINTwistingTowers/tabid/7295/language/en- US/Default.aspx

237

http://www.alhamra.com.kw/business-tower/tower- Área structure/ Terreno: Skidmore, Geometria http://www.som.com/projects/al_hamra_tower AL HAMRA Não Cidade do 10.000 m² Não http://www.fierasdelaingenieria.com/al-hamra-tower-de- _ Owings and 2011 2004 2011 Kuwait Construído Misto 412m 74 da TOWER informado Kuwait Área de informado kuwait/ Merrill edificação Projeto: http://www.archdaily.com.br/br/01-20490/al-hamra- 195.000 m 2 firdous-de-som-uma-das-melhores-invencoes-segundo-a- revista-times

Consolidated Consultants 2.5° por AL MAJDOUL Group; Al Daffah Arábia Não http://www.ccjo.com/en/content/al-majdoul-tower _ 2007 2013 Riyadh Construído Comercial 232m 52 119.000m² andar http://skyscrapercenter.com/riyadh/al-majdoul- TOWER Zeidler Group Saudita informado Total 135° tower/14451/ Partnership Architects

https://www.schueco.com/web2/ro/verarbeiter/produkt e/tueren/aluminium/schueco_ads_65_ni/- refId:14495492?dd_produkte=0&dd_material=0&dd_seri e=0&dd_land=0&dd_bundesland=0&dd_standort=0 Saravejo, AVAZ TWIST HSB Malmö http://www.yourglass.com/agc-glass- _ ADS Studio 2006 2006 2006 Bósnia e Iugoslávia Construído Escritórios 176m 39 32.000 m² Total 90° Vidro europe/be/en/solar_control_glazing/stopsol/silverlight/pr TOWER Dnevni Avaz Herzegovina ivablue/product_description.html http://www.avaztwisttower.ba/ http://www.bosna- s.ba/File/bosna-ads/projects.htm http://free-d.nl/project/show/id/23/subCat/shape http://www.bosna-s.ba/File/bosna-ads/projects.htm

Área do SOM sítio http://www.som.com/projects/baltimore_tower 2.182° por BALTIMORE Skidmore, Baltimore Em 3.950m² http://www.ctbuh.org/Publications/CTBUHJournal/InNum _ 2016 _ _ Londres Inglaterra Misto 150m 45 andar Varandas bers/TBINTwistingTowers/tabid/7295/language/en- TOWER Owings & Wharf construção Área do Total 96° US/Default.aspx Merrill projeto 115.000m²

238

Área do SOM sítio http://www.som.com/projects/baltimore_tower 2.182° por BBI INFO Skidmore, Baltimore Em 3.950m² http://www.ctbuh.org/Publications/CTBUHJournal/InNum _ 2016 _ _ Londres Inglaterra Misto 150m 45 andar Varandas bers/TBINTwistingTowers/tabid/7295/language/en- TOWER Owings & Wharf construção Área do Total 96° US/Default.aspx Merrill projeto 115.000m²

Guangzhou IBA Guangzhou Não http://www.cantontower.com/en/about.aspx?code=0101 TV & CANTON Information New TV infor Não Não http://www.archdaily.com/89849/canton-tower- Sightseeing 2004 2005 2010 Guangzhou China Construído Torre de TV 610m 11.400m² information-based-architecture TOWER Based Tower Co., mad informado informado Tower http://www.arch2o.com/case-study-parametric-twist- Architecture Ltd. o canton-tower/

http://www.arqbacana.com.br/internal/arquitetura/read/ 10307/santiago-calatrava-28 CHICAGO Santiago Related Estados Não http://skyscrapercenter.com/building/chicago-spire/62 _ 2005 _ 2011 Chicago Construído Residencial 610m 150 300.000m² Total 360° SPIRE Calatrava Midwest Unidos informado https://mswd.io/portfolio/podium-for-the-chicago-spire/ https://pt.wikiarquitectura.com/index.php/Ficheiro:Fordh am2.gif

Sítio 122,700m² http://www.amusingplanet.com/2013/04/twisted- Torre de skyscrapers-around-world.html CITYLIFE escritórios 1.127° por Zaha Hadid http://www.zaha-hadid.com/architecture/citylife-milano/ MILANO City Life Em 67.000m² andar Não http://www.silvanototi.it/mobile/en/default.aspx?id=335 _ Fachada 2004 2004 2015 Milão Itália Misto 170m 44 OFFICE Consortium construção Comércio Total informado http://www.ctbuh.org/Publications/CTBUHJournal/InNum ARUP TOWER 15.000m² 49.6° bers/TBINTwistingTowers/tabid/7295/language/en- Estacionam US/Default.aspx ento 40.700m²

239

http://www.big.dk/#projects-coco http://groveatgrandbay.com/ http://www.metalica.com.br/pg_dinamica/bin/pg_dinami COCO GROVE 1.843° por Bjarke Ingles Não ca.php?id_pag=345 AT GRAND Estados Em andar http://www.miamiimoveisfl.com/grove-at-grand-bay/ _ Architects Terra Group informa _ 2015 Miami Residencial 94m 21 58.900m² Varandas BAY (TORRE Unidos construção Total http://www.ctbuh.org/Publications/CTBUHJournal/InNum (BIG) do NORTE) 38.7° bers/TBINTwistingTowers/tabid/7295/language/en- US/Default.aspx http://arquitectura.estudioquagliata.com/socializarq/the- grove-at-grand-bay-big

COCO GROVE 1.843° por Bjarke Ingles Não AT GRAND Estados Em andar _ Architects Terra Group informa _ 2015 Miami Residencial 94m 21 58.900m² Varandas Idem Anterior BAY (TORRE Unidos construção Total (BIG) do SUL) 38.7°

Área total Não http://kkaa.co.jp/works/architecture/dallas-rolex-tower/ DALLAS Não Não 12.714 m² Harwood Estados Em infor Não Brise http://www.bizjournals.com/dallas/news/2015/08/11/har ROLEX _ Kengo Kuma informa _ 2016 Texas Escritórios informa Área de wood-international-unveils-rolex-building.html Interntional Unidos construção mad informado Horizontal TOWER do do escritórios http://www.dezeen.com/2015/08/12/kengo-kuma-rolex- o 5.241 m² building-office-tower-underway-dallas-texas/

Sonho Hub, AMC - Não DANCING Studio Coréia do Não Não http://www.dezeen.com/2012/05/19/dancing-towers-by- _ Yongsan informa _ _ Seul Projeto Residencial 189m 41 265.000 m² studio-daniel-libeskind/ TOWER Libeskind Sul informado informado Developme do http://libeskind.com/work/dancing-towers/ nt Co., Ltd.

240

Sonho Hub, AMC - Não DANCING Studio Coréia do Não Não http://www.dezeen.com/2012/05/19/dancing-towers-by- _ Yongsan informa _ _ Seul Projeto Residencial 189m 41 265.000 m² studio-daniel-libeskind/ TOWER Libeskind Sul informado informado Developme do http://libeskind.com/work/dancing-towers/ nt Co., Ltd.

Sonho Hub, AMC - Não DANCING Studio Coréia do Não Não http://www.dezeen.com/2012/05/19/dancing-towers-by- _ Yongsan informa _ _ Seul Projeto Residencial 189m 41 265.000 m² studio-daniel-libeskind/ TOWER Libeskind Sul informado informado Developme do http://libeskind.com/work/dancing-towers/ nt Co., Ltd.

http://skyscrapercenter.com/midrand/pwc-tower/25681/ Buruoj Al-Masarat 3.871° por DIAMOND The Arábia Em Não Não http://www.ctbuh.org/Publications/CTBUHJournal/InNum Engineering Constructio _ 2011 2019 Jeddah Residencial 432m 93 andar bers/TBINTwistingTowers/tabid/7295/language/en- TOWER Diamond Saudita construção informado informado Consultant n Co, Ltd Total 360° US/Default.aspx

Área do EUROPEAN Não sítio CENTRAL European Coop 2003- infor 120.000m² Não Não http://www.coop- BANK (ECB) _ Central _ 2014 Frankfurt Alemanha Construído Misto 185m himmelblau.at/architecture/projects/the-new-premises- Himmelblau 2014 mad Área do informado informado (TORRE Bank (ECB) of-the-european-central-bank-ecb/ o projeto NORTE) 184.000m²

241

Área do EUROPEAN Não sítio European CENTRAL Coop 2003- infor 120.000m² Não Não http://www.coop- _ Central _ 2014 Frankfurt Alemanha Construído Misto 165m himmelblau.at/architecture/projects/the-new-premises- BANK (ECB) Himmelblau 2014 mad Área do informado informado Bank (ECB) of-the-european-central-bank-ecb/ (TORRE SUL) o projeto 184.000m²

http://skyscrapercenter.com/moscow/evolution- tower/19725/ http://www.rencons.com/en/projects/evolution-tower http://megaengenharia.blogspot.com.br/2015_10_01_arc City-Palace 169.000m² hive.html City Palace LLC; ZAO Gorproject, Sítio 3º por http://www.amusingplanet.com/2013/04/twisted- EVOLUTION Tower, Desenvolvi skyscrapers-around-world.html RMJM, Kettle 2005 2008 2015 Moscow Rússia Construído Escritórios 245.9m 55 82.000m² andar Vidro TOWER Wedding mento http://www.rmjm.com/portfolio/city-palace-tower/ Collective Área Total 135° Palace Snegiri; http://www.e-architect.co.uk/moscow/city-palace-tower- projeto Transneft moscow http://www.citytowers.ru/viewtopic.php?pid=18088 http://www.bdonline.co.uk/how-rmjm-does-the-twist-in- russia/3106332.article http://kettle.co/moscow-city-evolution-tower/

Torção Variável Não http://studiogang.com/projects/architecture FOLSOM BAY Tishman São Estados 121,90 nos Janelas bay http://www.bdcnetwork.com/first-look-jeanne-gang- _ Studio Gang informa _ 2018 Projeto Residencial 40 480,000 m² TOWER Speyer Francisco Unidos m diferentes window reinterprets-san-francisco-bay-windows-new-skyscraper- do lados da scheme torre

242

Serviços de Não Não GEHRY Transporte Não Não Não http://www.amusingplanet.com/2013/04/twisted- _ Frank Gehry informa 2001 2008 Hanover Alemanha Construído Escritórios informa 9 TOWER Hanover informado informado informado skyscrapers-around-world.html do do (USTRA)

http://petersandhaus.blogspot.com.br/2013/11/green8- vertical-garden-city-for-berlin.html http://www.apcon- Não Agnieszka Não berlin.de/projects/projectsdetail/controller/Project/id/1/ Não 2012- Alexanderpl infor Não Não action/show/ GREEN8 _ Preibisz Peter _ _ Alemanha Projeto Residencial informa 30.000 m² informado 2013 atz, Berlim mad informado informado http://www.dezeen.com/2013/10/24/green8-twisted- Sandhaus do o skyscraper-by-agnieszka-preibisz-and-peter-sandhaus/ http://nomadaq.blogspot.com.br/2014/03/agnieszka- preibisz-y-peter-sandhaus.html

Não Não http://www.dezeen.com/2011/05/16/huntingdon-estate- HUNTINGDO Londonewc Shoreditch, infor Não Brise by-amanda-levete-architects/ _ AL_A 2009 _ _ Inglaterra Projeto Misto informa 16,220m² N ESTATE astle Londres mad informado Horizontal http://www.ala.uk.com/wp- do o content/uploads/2015/01/AL_A-Brochure.pdf

http://www.som.com/projects/cayan_tower#sthash.qulEr Saz.dpuf http://skyscrapercenter.com/building/cayan-tower/464 Cayan http://cayan.net/portfolio-more.php?project_id=1 SOM Investiment Emirados 3.026.50m² 1.233° por Geometria http://www.architectmagazine.com/design/buildings/cay INFINITY CAYAN Skidmore, an-tower-designed-by-skidmore-owings-merrill_o o e 2005 2006 2013 Dubai Árabes Construído Residencial 307m 75 sítio andar da TOWER TOWER Owings & http://jazztravels.com/twisted-skyscrapers-in-and- Desenvolvi Unidos 111.000 m 2 Total 90° edificação Merrill around-the-world/ mento http://www.ctbuh.org/Publications/CTBUHJournal/InNum bers/TBINTwistingTowers/tabid/7295/language/en- US/Default.aspx

243

http://www.norr.com/global/projects/al-tijaria-tower-58 KUWAIT Commercial Não 1° por Al Tijaria Cidade do Não http://www.amusingplanet.com/2013/04/twisted- TRADE NORR Real Estate informa 2005 2009 Kuwait Construído Escritórios 218m 40 60,386 m² andar skyscrapers-around-world.htm Tower Kuwait informado CENTER Company do Total 45° http://skyscrapercenter.com/building/al-tijaria- tower/1373

http://kettle.co/lakhta-tower-2/ http://lakhta.center/en/about/project/ http://skyscrapercenter.com/building/lakhta- Kettle 1.047° por LAKHTA _ Saint Em 17 hectares Fachada center/12575 Collective Gazprom 2011 2012 2018 Rússia Misto 462m 86 andar http://archinect.com/mariakuzminskaia/project/lakhta- CENTER Petersburg construção 330,000m 2 dupla Total 90° center http://www.ctbuh.org/Publications/CTBUHJournal/InNum bers/TBINTwistingTowers/tabid/7295/language/en- US/Default.aspx

http://www.nikken.co.jp/ja/work/projects/N030005.html http://www.ctbuh.org/TallBuildings/FeaturedTallBuildings /Archive2009/ModeGakuenSpiralTowersNagoyashi/tabid/ 4235/language/en-US/Default.aspx MODE Nikken 3.540.06m² Não http://www.amusingplanet.com/2013/04/twisted- GAKUEN Sekkei Mode Sítio Não Fachada skyscrapers-around-world.html _ informa 2005 2008 Aichi Japão Construído Misto 170m 36 SPIRAL Makoto Gakuen 2.365.75m² informado dupla http://www.nikken.co.jp/en/projects/education/buildings do TOWERS Wakabayashi projeto /mode-gakuen-spiral-towers.html http://openbuildings.com/buildings/mode-gakuen-spiral- towers-profile-3240 http://skyscrapercenter.com/nagoya/mode-gakuen- spiral-towers/2761

http://free-d.nl/project/show/id/23/subCat/shape http://www.theedgeproperty.com.my/content/helix- Nome do 2.285m² naza-tower-third-building-klcc%E2%80%99s-platinum- NAZA & LTH Naza Group Núcleo de complexo: RSP Kuala Área útil Não park TOWER NAZA TTDI 2010 2011 2014 Malásia Construído Misto 215,5m 50 forma http://skyscrapercenter.com/kuala-lumpur/naza-tower- Platinum Architects Lampur 532.470 informado (TORRE A) Sdn Bhd cilíndrica 1/12510/ Parque Sdn Bhd 47.000m² http://www.iproperty.com.my/propertylisting/4337503/p ersiaran-klcc-office-forrent#leCWRyc3e47Bt6R3.97 http://www.nazatower.com/

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Nome do 2.285m² NAZA & LTH RSP Naza Group Núcleo de complexo: Kuala Área útil Não TOWER Architects NAZA TTDI 2010 2011 2014 Malásia Construído Misto 163,4m 38 forma Idem Anterior Platinum Lampur 532.470 informado (TORRE B) Sdn Bhd Sdn Bhd cilíndrica Parque 47.000m²

Área do Gladden sítio Properties NEW YORK Coop Estados 4.314m² Não http://www.coop- _ LLC Equities, 2006 _ _ Nova York Projeto Residencial 305m 35 Total 50° TOWER Himmelblau Unidos Área do informado himmelblau.at/architecture/projects/new-york-tower/ New York, projeto USA 77.300m²

NINGBO Ningbo City Área sítio http://www.som.com/projects/ningbo_bank_of_china_he SOM BANK OF investment 11.200m² 1.176° por adquarters Skidmore, Ningbo, Não http://www.yxgac.com/en/proj_view.aspx?id=25 CHINA _ and 2016 _ _ China Projeto Misto 246m 50 Área andar Owings & Zhejiang informado http://www.ctbuh.org/Publications/CTBUHJournal/InNum HEADQUART Developme projeto Total 60° Merrill bers/TBINTwistingTowers/tabid/7295/language/en- ERS nt Co.,Ltd. 107.787m² US/Default.aspx

http://www.amusingplanet.com/2013/04/twisted- Não skyscrapers-around-world.html OPUS HONG Não Hong Não Não Não http://www.opushongkong.com/en/The_Building.html _ Frank Gehry informa _ 2012 Hong Kong Construído Residencial 43m 13 KONG informado Kong informado informado informado http://www.arcspace.com/features/gehry-partners- do llp/opus-hong-kong/ http://www.friv5games.com/frank-gehry-floor-plans/

245

Abad naluri Sdn. bhd. Área total: PENANG Desenvolve http://www.asymptote.net/#!untitled/zoom/c1apb/imag Não 1.000.000 GLOBAL CITY Asymptote dor: Abad 2006- Não e1zjz _ _ _ Penang Malásia Projeto Misto informa 60 m2 Persianas http://free-d.nl/project/show/id/23/subCat/shape CENTER - Architecture Naluri, uma 2008 informado do Construído http://www.arcspace.com/features/asymptote- PGCC subsidiária 911.500 m2 architecture/penang-global-city-center/ da Equine Capital

Attacq Waterfall LYT Investment Não 1.154° por PwC África do Em Não http://skyscrapercenter.com/midrand/pwc-tower/25681/ PwC TOWER Architecture Company; informa 2015 2018 Midrand Escritórios 106m 26 40.000m² andar http://www.engineeringnews.co.za/article/pwc-to- Gauteng Sul construção informado Concepts Pricewaterh do Total 30° establish-r15bn-26-storey-hq-at-waterfall-city-2015-01-27 ouseCooper s

http://www.metalica.com.br/pg_dinamica/bin/pg_dinami ca.php?id_pag=345 Dennis Lems http://www.de-simone.com/projects/project/regent- REGENT Arabian Não Emirados 0.481° por Architects 1.400.000m emirates-pearl-hotel/ EMIRATES _ Constructio informa _ 2014 Árabes Construído Hotel 255m 60 andar Varandas http://www.dlarch.eu/projects/emirates-pearl-hotel-2 Associates Abu Dhabi ² PEARL n Company do Unidos Total 25° http://www.ctbuh.org/Publications/CTBUHJournal/InNum DeSimone bers/TBINTwistingTowers/tabid/7295/language/en- US/Default.aspx

http://www.plasoc.com/revolution http://www.amusingplanet.com/2013/04/twisted- Pinzon skyscrapers-around-world.html REVOLUTION Lozano & F&F Cidade do Não http://arquitectobra.blogspot.com.br/2013/07/proyecto- F&F Tower 2003 2008 2011 Panamá Construído Escritórios 230m 51 50.500m² Total 360° TOWER Asociados Properties Panamá informado destacado-torre-f-revolution.html Arquitectos http://skyscrapercenter.com/building/ff-tower/953 http://www.buypanamarealestate.com/property/revoluti on-tower

246

75.000 m2 de área bruta de construção ( http://free-d.nl/project/show/id/436/subCat/shape ROCHE Herzog& de Não Não http://forgemind.net/phpbb/viewtopic.php?f=24&t=9151 _ Roche 2007 2008 2011 Basileia Suíça Construído Misto 165m 40 GFA ) no TORRE Meuron informado informado http://www.skyscrapernews.com/images/pics/1618Herzo estágio 1 gAndDeMeuronWriggleIntoBasel_pic1.jpg • 25.000 m2 GFA na fase 2

http://www.e-architect.co.uk/dubai/sama-tower Não Emirados Total de SAMA WS Atkins & Não Não Não http://www.atkinsglobal.com/en-gb/projects/sama-tower _ informa 2006 2009 Dubai Árabes Construído Residencial 194m 50 área bruta: https://br.pinterest.com/pin/291889619575961201/ TOWER Partners Informado informado informado do Unidos 118,249m2 http://skyscraperpage.com/cities/?buildingID=39533

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http://www.ctbuh.org/Publications/CTBUHJournal/InNum bers/TBINTwistingTowers/tabid/7295/language/en- US/Default.aspx

247

Área do Meruelo sítio Coop Maddux Estados 33.630m¹ Não Não http://www.coop- SKY-ARC _ 2005 _ _ Los Angeles Projeto Misto 206m 30 Himmelblau California Unidos Área do informado informado himmelblau.at/architecture/projects/sky-arc-sci-arc/ Fund LLP projeto 176.552m²

Área do Meruelo sítio Coop Maddux Estados 33.630m¹ Não Não http://www.coop- SKY-ARC _ 2005 _ _ Los Angeles Projeto Misto 206m 30 Himmelblau California Unidos Área do informado informado himmelblau.at/architecture/projects/sky-arc-sci-arc/ Fund LLP projeto 176.552m²

SPECIALTY Não Houston, Não Não Não Não RESIDENCIAL _ Corgan _ _ _ Projeto Residencial informa 42 Total 30° http://www.corgan.com/projects/tower-hermann-park/ EUA informado informado informado informado TOWER do

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248

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Christian 5.833° por Não Não THE POINT _ Wiese Pronobis 2009 2011 2014 Guayaquil Equador Construído Escritórios 137m 36 andar http://skyscrapercenter.com/midrand/pwc-tower/25681/ informado informado Architects Total 210°

Não Não Emirados Não THE Kettle Não infor Total Não _ informa _ _ Dubai Árabes Projeto Misto informa Varandas http://kettle.co/the-waterline/ WATERLINE Collective informado mad 82,500m 2 informado do Unidos do o

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Área do BAI Não projeto Bauträger TURM MIT 2014- infor 35,680 m² Não Não MVRDV Áustria _ _ Viena Áustria Projeto Misto 75m https://www.mvrdv.nl/en/projects/turmmittaille TAILLE 2018 mad estacionam informado informado Immobilien o ento 3.112 GmbH m²

250

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252

APÊNDICE B – Algoritmo referente às investigações a respeito da forma, torção e aberturas da edificação.

PARTE 1

PARTE 2

PARTE 3

253

PARTE 4

PARTE 5

PARTE 6

PARTE 7

254

APÊNDICE C – Algoritmo inteiro contendo a geometria do edifício, proteção solar, simulação de iluminação natural e radiação solar.

EDIFÍCIO

RADIAÇÃO SOLAR - LADYBUG

30º ANDAR

PROTEÇÃO SOLAR

ILUMINAÇÃO NATURAL - HONEYBEE 255