Projeto paramétrico

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O design paramétrico é um método de design em que os recursos (como elementos de construção e componentes de engenharia) são moldados de acordo com processos algorítmicos , em contraste com o design direto. Nesse método, parâmetros e regras determinam a relação entre a intenção do projeto e a resposta do projeto. [1] [2] O termo paramétrico refere-se aos parâmetros de entrada alimentados nos algoritmos.

Embora hoje o termo se refira ao uso de algoritmos de computador no projeto, existem precedentes no trabalho dos arquitetos. Antoni Gaudí usou um modelo mecânico para projeto arquitetônico (ver modelo analógico ). Ele prendeu pesos em um sistema de cordas para determinar as formas das características da construção, como arcos. [3]

A modelagem paramétrica pode ser dividida em dois tipos principais:

  • Sistemas baseados em propagação, nos quais os algoritmos resultam em formas finais desconhecidas com base nas entradas paramétricas iniciais, por meio de um modelo de fluxo de dados.
  • Sistemas de restrições, nos quais as restrições finais são definidas e algoritmos são usados ​​para definir os fundamentos (estruturas, uso de material, etc.) que satisfaçam essas restrições. [4]

Os chamados processos de "localização de forma" são implementados por meio de sistemas baseados em propagação. A busca de forma otimiza certos objetivos de design em relação a um conjunto de restrições de design, o que significa que a forma final do objeto projetado é "encontrada" com base nessas restrições. [4]

História (primeiros exemplos) [ editar ]

Projeto paramétrico analógico [ editar ]

Um modelo de força de cabeça para baixo da Sagrada Família, Museu da Sagrada Família

Um dos primeiros exemplos de desenho paramétrico foi o modelo invertido de igrejas de Antonio Gaudi . Em seu projeto para a Igreja de Colònia Güell , ele criou um modelo de cordas pesadas com birdshot para criar complexos tetos abobadados e arcos. Ao ajustar a posição dos pesos ou o comprimento das cordas, ele podia alterar a forma de cada arco e também ver como essa mudança influenciava os arcos conectados a ele. Ele colocou um espelho na parte inferior do modelo para ver como ele deveria ficar de cabeça para baixo.

Características do método de Gaudi [ editar ]

O método analógico de Gaudí inclui as principais características de um modelo computacional paramétrico (parâmetros de entrada, equação, saída):

  • O comprimento da corda, o peso do birdshot e a localização do ponto de ancoragem formam parâmetros de entrada independentes
  • As localizações dos vértices dos pontos nas cordas são os resultados do modelo
  • Os resultados são derivados por funções explícitas, neste caso a gravidade ou a lei do movimento de Newton.

Ao modificar os parâmetros individuais desses modelos, Gaudi poderia gerar diferentes versões de seu modelo, tendo certeza de que a estrutura resultante ficaria em pura compressão. Em vez de ter que calcular manualmente os resultados das equações paramétricas, ele poderia derivar automaticamente a forma das curvas da catenária através da força da gravidade agindo nas cordas. [5]

As estruturas tensionadas de Frei Otto , projetadas para os Jogos Olímpicos de Verão de 1972 em Munique , são um exemplo de processo paramétrico não digital.

O arquiteto alemão Frei Otto também experimentou processos paramétricos não digitais, usando bolhas de sabão para encontrar formas ideais de estruturas tensas, como no Estádio Olímpico de Munique , projetado para os Jogos Olímpicos de 1972 em Munique . [6]

Arquitetura [ editar ]

A natureza muitas vezes serviu de inspiração para arquitetos e designers. [6] A tecnologia computacional deu aos projetistas e arquitetos as ferramentas para analisar e simular a complexidade observada na natureza e aplicá-la às formas estruturais dos edifícios e aos padrões organizacionais urbanos. Na década de 1980, arquitetos e designers começaram a usar computadores com software desenvolvido para as indústrias aeroespacial e de imagens em movimento para "animar a forma". [7]

Um dos primeiros arquitetos e teóricos que usaram computadores para gerar arquitetura foi Greg Lynn . Sua arquitetura blob and fold é alguns dos primeiros exemplos de arquitetura gerada por computador. O novo Terminal 3 do Aeroporto Internacional de Shenzhen Bao'an , concluído em 2013, projetado pelo arquiteto italiano Massimiliano Fuksas , com apoio de projeto paramétrico da empresa de engenharia Knippers Helbig , é um exemplo de uso de projeto paramétrico e tecnologias de produção em larga escala construção. [8]

Desenho urbano [ editar ]

O urbanismo paramétrico está preocupado com o estudo e previsão de padrões de assentamento. O arquiteto Frei Otto distingue ocupar e conectar como os dois processos fundamentais que estão envolvidos em toda urbanização. [9] Os processos paramétricos podem ajudar a otimizar a circulação de pedestres ou veículos, as orientações de blocos e fachadas e comparar instantaneamente os diferentes desempenhos de várias opções de design urbano. [10]

Software [ editar ]

Superfície de energia [ editar ]

O Power Surfacing é um aplicativo SolidWorks para design industrial /modelagem de superfícies orgânicas de forma livre /sólidos. Fortemente integrado ao SolidWorks , ele funciona com todos os comandos do SolidWorks . As malhas digitalizadas podem sofrer engenharia reversa com o Power Surfacing RE.

Cátia [ editar ]

CATIA ( aplicação interativa tridimensional auxiliada por computador ) foi usada pelo arquiteto Frank Gehry para projetar alguns de seus edifícios curvilíneos premiados, como o Museu Guggenheim de Bilbao . [11] Gehry Technologies, o braço de tecnologia de sua empresa, desde então criou o Digital Project , seu próprio software de design paramétrico baseado em sua experiência com o CATIA.

Autodesk 3DS Max [ editar ]

O Autodesk 3ds Max é um software de modelagem 3D paramétrica que fornece funções de modelagem, animação, simulação e renderização para jogos, filmes e gráficos em movimento. O 3ds Max usa o conceito de modificadores e parâmetros com fio para controlar sua geometria e oferece ao usuário a capacidade de criar scripts de sua funcionalidade. O Max Creation Graph é um ambiente de criação de ferramentas baseado em nós de programação visual no 3ds Max 2016 que é semelhante ao Grasshopper e ao Dynamo.

Autodesk Maya [ editar ]

Autodesk Mayaé um software de computação gráfica 3D originalmente desenvolvido pela Alias ​​Systems Corporation (anteriormente Alias|Wavefront) e atualmente de propriedade e desenvolvido pela Autodesk, Inc. Ele é usado para criar aplicativos 3D interativos, incluindo videogames, filmes animados, séries de TV ou efeitos visuais . O Maya expõe uma arquitetura de gráfico de nós. Os elementos de cena são baseados em nós, cada nó tendo seus próprios atributos e customização. Como resultado, a representação visual de uma cena é baseada em uma rede de nós interconectados, dependendo das informações de cada um. O Maya está equipado com uma linguagem de script multiplataforma, chamada Maya Embedded Language. O MEL é fornecido para scripts e um meio de personalizar a funcionalidade principal do software, pois muitas das ferramentas e comandos usados ​​são escritos nele. MEL ou Python podem ser usados ​​para projetar modificações, plug-ins ou ser injetado em tempo de execução. A interação do usuário é registrada no MEL, permitindo que usuários iniciantes implementem sub-rotinas.

Gafanhoto 3D [ editar ]

A tela do Grasshopper com alguns nós

Grasshopper 3d (originalmente Explicit History) é um plug-in para Rhinoceros 3D que apresenta aos usuários uma interface de linguagem de programação visual para criar e editar geometria. [12]

Componentes ou nós são arrastados para uma tela para construir uma definição de gafanhoto. O Grasshopper é baseado em gráficos (veja Graph (matemática discreta) ) que mapeiam o fluxo de relações de parâmetros através de funções definidas pelo usuário (nós), resultando na geração de geometria. Alterar parâmetros ou geometria faz com que as alterações se propaguem por todas as funções e a geometria seja redesenhada. [5]

Autodesk Revit [ editar ]

O Autodesk Revit é um software de modelagem de informações da construção (BIM) usado por arquitetos e outros profissionais da construção. O Revit foi desenvolvido em resposta à necessidade de um software que pudesse criar modelos paramétricos tridimensionais que incluíssem informações geométricas e não geométricas de projeto e construção. Cada alteração feita em um elemento no Revit é propagada automaticamente pelo modelo para manter todos os componentes, vistas e anotações consistentes. Isso facilita a colaboração entre as equipes e garante que todas as informações (áreas de piso, cronogramas, etc.) sejam atualizadas dinamicamente quando forem feitas alterações no modelo.

Autodesk Dynamo [ editar ]

Dynamo é um ambiente de programação gráfica de código aberto para design. O Dynamo estende a modelagem de informações de construção com o ambiente de dados e lógica de um editor gráfico de algoritmos.

Componentes Generativos [ editar ]

GenerativeComponents, software CAD paramétrico desenvolvido pela Bentley Systems, [8] foi introduzido pela primeira vez em 2003, tornou-se cada vez mais usado na prática (especialmente pela comunidade arquitetônica de Londres) no início de 2005 e foi lançado comercialmente em novembro de 2007. GenerativeComponents tem uma forte base tradicional de usuários na academia e em empresas de design tecnologicamente avançadas. [ citação necessária ] GenerativeComponents é muitas vezes referido pelo apelido de 'GC'. A GC resume a busca de trazer recursos de modelagem paramétrica da modelagem de sólidos 3D para o projeto arquitetônico, buscando fornecer maior fluidez e fluência do que a modelagem de sólidos 3D mecânica. [ citação necessária ]

Os usuários podem interagir com o software modelando dinamicamente e manipulando diretamente a geometria, ou aplicando regras e capturando relacionamentos entre os elementos do modelo, ou definindo formas e sistemas complexos por meio de algoritmos expressos de forma concisa. O software suporta muitas entradas e saídas de arquivos padrão da indústria, incluindo DGN da Bentley Systems, DWG da Autodesk, STL (Stereo Lithography), Rhino e outros. O software também pode ser integrado a sistemas de Modelagem de Informações da Construção.

O software possui uma API publicada e utiliza uma linguagem de script simples, permitindo tanto a integração com diversas ferramentas de software, quanto a criação de programas personalizados pelos usuários.

Este software é usado principalmente por arquitetos e engenheiros no projeto de edifícios, mas também tem sido usado para modelar estruturas naturais e biológicas e sistemas matemáticos.

O Generative Components é executado exclusivamente em sistemas operacionais Microsoft Windows.

VITOR [ editar ]

VIKTOR é uma plataforma de desenvolvimento de aplicativos que permite que engenheiros e outros especialistas de domínio criem rapidamente seus próprios aplicativos online usando Python . Ele é usado para criar modelos de projeto paramétricos e se integra a muitos pacotes de software. [13] Ele permite que os usuários criem interfaces de usuário intuitivas (GUI), que incluem diferentes formas de visualização de resultados, como modelos 3D, desenhos, visualizações de mapas ou satélites e gráficos interativos. Isso torna possível disponibilizar os aplicativos para pessoas sem afinidade de programação.

As aplicações feitas com o VIKTOR são online, ou seja, os dados são atualizados automaticamente e todos trabalham com as mesmas informações e os modelos mais recentes. Inclui um sistema de gestão de utilizadores, permitindo atribuir diferentes direitos aos utilizadores.

Marionete [ editar ]

Marionette é uma ferramenta de script gráfico de código aberto ( ou ambiente de programação visual ) para as indústrias de arquitetura, engenharia, construção, paisagismo e design de entretenimento que é construída nas versões Mac e Windows do software Vectorworks. A ferramenta foi disponibilizada pela primeira vez na linha de produtos de software Vectorworks 2016. O Marionette permite que os designers criem algoritmos de aplicativos personalizados que constroem objetos paramétricos interativos e simplificam fluxos de trabalho complexos, além de criar desenhos 2D automatizados, modelagem 3D e fluxos de trabalho BIM no software Vectorworks.

Construído na linguagem de programação Python, tudo no Marionette consiste em nós que são ligados entre si em um arranjo de fluxograma. Cada nó contém um script Python com entradas e saídas predefinidas que podem ser acessadas e modificadas com um editor integrado. Os nós são colocados diretamente no documento Vectorworks e então conectados para criar algoritmos complexos. Como o Marionette está totalmente integrado ao software Vectorworks, ele também pode ser usado para criar objetos paramétricos totalmente independentes que podem ser inseridos em projetos novos e existentes.

Modelador [ editar ]

Modelur é um plug-in de software de design urbano paramétrico para Trimble SketchUp , desenvolvido pela Agilicity doo (LLC). Seu objetivo principal é ajudar os usuários a criar uma massa urbana conceitual. Em contraste com as aplicações CAD comuns, onde o usuário projeta edifícios com dimensões usuais, como largura, profundidade e altura, Modelur oferece design de ambiente construído através de parâmetros urbanos chave, como número de andares e área bruta de um edifício.

Modelur calcula os principais parâmetros de controle urbano em tempo real (por exemplo, proporção de área útil ou número necessário de estacionamentos), fornecendo informações de projeto urbano enquanto o desenvolvimento ainda está em evolução. Dessa forma, ajuda a tomar decisões bem informadas durante os estágios iniciais, quando as decisões de design têm o maior impacto.

Archimatix [ editar ]

Archimatix é uma extensão de modelador paramétrico baseado em nó para Unity 3D . Ele permite a modelagem visual de modelos 3D no editor Unity 3D.

Veja também [ editar ]

Referências [ editar ]

[1] [2] [3] [4] [5] [7] [9]

  1. ^ a b Jabi, Wassim (2013). Projeto Paramétrico para Arquitetura . Londres: Laurence King. ISBN 9781780673141.
  2. ^ a b Woodbury, Robert (2010). Elementos de Desenho Paramétrico . Routledge. ISBN  978-0415779876.
  3. ^ a b Frazer, John (2016). "Computação Paramétrica: História e Futuro" . Projeto Arquitetônico . 86 (março/abril): 18–23. doi : 10.1002/ad.2019 . S2CID 63435340 .  
  4. ^ a b c Woodbury, Robert; Williamson, Shane; Beesley, Philip (2006). "Modelagem Paramétrica como Representação de Design em Arquitetura: uma conta de processo". Índice cumulativo de projeto arquitetônico auxiliado por computador .
  5. ^ a b c Davis, Daniel. "Uma História de Paramétrico" . Recuperado em 5 de abril de 2014 .
  6. ^ a b Cruz, Renato Godoi da; Arcipreste, Cláudia Maria; Pinheiro, Rafael Lemieszek; Ribas, Rovadávia Aline de Jesus (2021-08-02). "Projeto generativo: fluxo de informação entre algoritmo genético e projeto paramétrico em uma construção em estrutura metálica" . Ambiente Construído . 21 : 271-289. doi : 10.1590/s1678-86212021000400569 . ISSN 1415-8876 . 
  7. ^ a b "Design paramétrico: uma breve história" . AIACC . Recuperado em 5 de abril de 2014 .
  8. ^ a b "Software de projeto computacional" . Recuperado em 25 de fevereiro de 2016 .
  9. ^ a b Schumacher, Patrik (2009). "Parametricismo - Um Novo Estilo Global para Arquitetura e Design Urbano" . Projeto Arquitetônico AD . 79 (4).
  10. ^ Steinø, Nicolai e Veirum (2005). "Uma Abordagem Paramétrica ao Design Urbano" . Design Digital: A Busca de Novos Paradigmas [23ª Atas da Conferência eCAADE / ISBN 0-9541183-3-2] Lisboa (Portugal) 21-24 de setembro de 2005, pp. 679-686 . CUMINCAD.
  11. ^ "A construção - Museu Guggenheim Bilbao" . Museu Guggenheim Bilbao . Recuperado 2017-05-20 .
  12. ^ "Gafanhoto" . Recuperado em 25 de fevereiro de 2016 .
  13. ^ "Plataforma" . VITOR . Recuperado 2020-09-16 .