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XII INTERNATIONAL CONFERENCE ON GRAPHICS ENGINEERING FOR ARTS AND DESIGN 26 a 28 de outubro de 2017 DESIGN PARAMÉTRICO APLICADO AO PROJETO DE ESTRUTURA DE BAMBU SILVA, Carolina Reghim 1 email: rs9carol@gmail.com; BIANCHI, Gislaine 2 email:gbianchi.arq@gmail.com; DAVID, Priscilla3 email:pridavid@gmail.com 1Instituição – Universidade Paulista Unip 2 Instituição – Universidade Paulista Unip 3 Instituição – Universidade Paulista Unip Resumo O popular bambu é um material com alto potencial construtivo e empregado com versatilidade na construção civil. A execução de projetos de estruturas de bambu exige formas arquitetônicas complexas e não convencionais, para permitir o aproveitamento adequado da curvatura natural dos colmos. No entanto, o sistema de design convencional inviabiliza a criação e execução de formas arquitetônicas compatíveis, devido às complexas geometrias utilizadas. A técnica de design paramétrico, que utiliza sistemas de software para a obtenção de geometrias a partir de parâmetros, tem sido empregada como auxiliar na manifestação estética arquitetônica. Neste artigo, demonstra-se a tecnologia do design paramétrico como um facilitador na execução de projetos com estruturas de bambu. Palavras-chave: bambu, design paramétrico, Simón Vélez. Abstract / resumen / resumée The popular bamboo is a material with high constructive potential and employed with versatility in construction. Execution of projects with bamboo structures requires forms that are architecturally complex and unconventional, in order to allow adequate use of the natural curvature of the stems. However, conventional design system makes the creation and execution of compatible architectural forms impractical, due to the complex geometries used. The parametric design technique, which uses software systems to obtain geometries from parameters, has been used as an auxiliary in the architectural aesthetic manifestation. In this paper, the technology of parametric design is demonstrated as a facilitator in the execution of projects with bamboo structures. Keywords: bamboo, Parametric design, Simón Vélez. Graphica’2017: XII International Conference on Graphics Engineering for Arts and Design 1 Introdução A Arquitetura sendo uma arte, uma técnica para organizar espaços e criar ambientes, caminha lado a lado com a evolução tecnológica. Com o advento dos softwares com plataforma BIM (Building Information Modeling – Modelagem de Informações da Construção) possibilitou aos profissionais da área “construir virtualmente”, de forma precisa e realista. Tornando possível a criação e execução de geometrias/formas arquitetônicas complexas, agregando maior eficiência ao projeto, o que no sistema de design convencional seria inviável. O bambu conhecido por sua flexibilidade. É um excelente material para a realização de projetos arquitetônicos com formas complexas com devido aproveitamento da curvatura natural de seus colmos. Para isso há necessidade de aplicar conhecimentos específicos de sua cadeia produtiva. Segundo Ghavami e Marinho (2003) deve-se analisar os processos de plantação, colheita, cura, tratamento e pós – tratamento. 2 Objetivos A presente pesquisa tem como objetivo verificar e analisar o uso do design paramétrico para auxílio no projeto e execução de estruturas em bambu. 3 Metodologia A metodologia de pesquisa basear-se-á na revisão bibliográfica de material publicado, tais como: artigos, livros, dissertações e teses. De acordo com Cervo et al. (2007), esta pesquisa se classifica como descritiva, pois a mesma analisa e descreve a utilização do design paramétrico para a representação gráfica de projetos com bambu. Busca-se nas referências bibliográficas dados que comprovem a eficiência da representação gráfica em detalhes técnicos do projeto. Facilitando o projetista representar suas ideias, mesmo aquelas que tenham formas mais complexas. A mesma divide-se em três etapas: Na primeira parte verifica-se conceitos e definições sobre design paramétrico, história e função. A segunda parte é um relato da experiência do Arquiteto Colombiano Simón Vélez com as estruturas em bambu, bem como o conceito dessas estruturas, uso do bambu na construção civil ao longo da história e sua relação com o tema sustentabilidade. Na terceira parte, discute-se a melhoria sistêmica no processo de projeto ao utilizar softwares capazes de criar formas parametrizadas, afim de demonstrar a complexidade e eficiência. Graphica’2017: XII International Conference on Graphics Engineering for Arts and Design 3.1 Design Paramétrico O design paramétrico em Arquitetura é uma renovação no modo de projetar e construir. Um salto evolutivo no processo de execução de um projeto arquitetônico, utiliza-se da tecnologia de softwares que transformam dados e parâmetros em formas geométricas (FLORIO, 2009). Essas interfaces gráficas possibilitam ao profissional visualizar, no decorrer do processo de execução do projeto: interferências, pontos de desgaste do material e a lista completa de materiais utilizados, otimizando o tempo de execução e o desperdício no canteiro de obras (FLORIO, 2009). Ressaltando a importância de visualizar o que se projeta temos os autores Schön e Wiggins (1992) afirmando que projeto é uma interação de fazer e ver, fazer e descobrir. [...] os conceitos dos arquitetos mudam de acordo com aquilo que eles estão vendo. (SCHÖN; WIGGINS, 1992). Por conseguinte temos a modelagem paramétrica como uma ferramenta de fundamental importância para o projeto arquitetônico. Florio (2009) complementa dizendo que a modelagem paramétrica torna-se uma poderosa ferramenta digital, para explorar diferentes configurações geométricas em projetos. Entretanto, a obtenção de combinações e de variações por meio da modelagem paramétrica exige um pensamento lógico, associativo e explícito sobre processos interativos (HARDY, 2011). O autor informa que existe a possibilidade de integração entre produção analógica e digital. Ressalta que a linguagem e a estrutura de um software para modelagem paramétrica requer do projetista um pensamento claro e objetivo, especificando as relações e interdependências entre os diversos elementos do modelo. O design paramétrico é uma metodologia recente, difundida nos anos 2000, veio como aliada auxiliando na manifestação estética arquitetônica. Pesquisas publicadas no Congresso SIGRADI-Congresso Iberoamericano de Gráfica Digital, entre os anos de 2004 a 2016, evidenciam a importância do design paramétrico no processo de projeto de arquitetura. Intensificando o uso do design paramétrico temos Rogers (2001) afirmando: curvas e superfícies são representadas matematicamente, ou explicitamente, ou implicitamente, ou ainda parametricamente. Arquitetos internacionais como Jürgen Mayer H. (Metropol Parasol – Fig. 02), Zaha Hadad (Baku Cultural Center – Fig. 01), BIG (Serpentine Pavilion), Herzog & de Meuron (Birds Nest – Fig. 03), Norman Foster (The Gherkin), Santiago Calatrava Graphica’2017: XII International Conference on Graphics Engineering for Arts and Design (Turning Torso), entre outros, utilizam desta tecnologia para a execução do projeto arquitetônico (FLORIO, 2009). Nas figuras 01, 02 e 03 pode-se observar o design inovador e formas arquitetônicas complexas. Fig.01 Baku Cultural Center – Zaha Hadid Fig.02 Metropol Parasol – Jürgen Mayer H. Fonte: Penalva, 2017 Fonte: Penalva, 2017 Fig.03 Birds Nest – Herzog & de Meuron Fonte: Penalva, 2017. No Brasil, alguns escritórios de arquitetura fazem uso dessa plataforma de trabalho, como exemplo,pode-se citar Aflalo & Gasparini Arquitetos de São Paulo que iniciou o processo de migração para o BIM em 2005, Estúdio 41 Arquitetura de Curitiba/PR, ADDOR & ASSOCIADO de São Paulo, entre outros. Desta forma, compreende-se que o design paramétrico dentro do processo projetual arquitetônico pode ser utilizado tanto para formas simples ou complexas. A rastreabilidade do processo torna-se eficaz pois todo o histórico encontra-se na mesma plataforma de trabalho, o processo de execução é mais detalhado, otimizando tempo de execução da obra. 3.2 Estruturas de Bambu O bambu é uma gramínea lenhosa ou arborescente do gênero Bambusa, Arundinária, Dendrocálamo e relacionado, largamente distribuídas por todo o globo terrestre, principalmente nas regiões tropicais e subtropicais dos dois hemisférios (PEREIRA; BERALDO, 2008). Com esta citação os autores demonstram a qual família de plantas o bambu pertence e principais regiões onde o encontramos. Nota-se que o bambu pode ser encontrado com facilidade. Encontrado abundantemente no mundo inteiro, o popular bambu torna-se um material com alto potencial construtivo. É de fácil manejo (pouco investimento no solo e adaptabilidade ao clima), crescimento rápido, apresenta elevada resistência Graphica’2017: XII International Conference on Graphics Engineering for Arts and Design mecânica, peso específico muito baixo, extraordinária capacidade de vencer grandes vãos. Como qualquer produto de origem vegetal está suscetível ao ataque de insetos, problema que pode ser resolvido no processo de cura e tratamento. Apresenta certa variação de acordo com a umidade e problemas com a padronização e conicidade dos colmos. Constantemente pesquisadores procuram melhorar a tecnologia do bambu para facilitar e difundir seu uso em estruturas. Do ponto de vista da sustentabilidade na construção civil as vantagens do bambu são muitas: sequestra altas taxas de carbono, não necessita de replantio, cresce rápido, substitui a madeira, o plástico e metais. Para garantir total sustentabilidade é necessário cuidados no momento do plantio, extração na mata, com o processo de tratamento do bambu que utiliza elementos químicos para aumentar sua durabilidade. O bambu pode ser a madeira do século 21, pois contribui para uma arquitetura sustentável e sua durabilidade é superior a 40 anos (PEREIRA; BERALDO, 2008). Prosseguindo com o contexto da substituição da madeira outros dois autores fazem referência ao tema. Segundo Morado (1994), o bambu é uma excelente opção para substituir a madeira. É uma planta com rápido crescimento, ao contrário da madeira, chegando apresentar 25 centímetros por dia, sendo possível em 40 dias ter o seu crescimento completo e em 3 anos estar com o processo de “lignificação” e “silidificação” iniciado. Ao analisar a cadeia produtiva da madeira, considerando o tempo necessário para seu cultivo, à mão-de-obra necessária e os custos gerados, o uso do bambu torna-se mais interessante (RUBIO LUNA, 2007). Desta forma, pode-se afirmar que o bambu apresenta características importantes que o tornam um bom elemento estrutural para a construção civil. Os asiáticos, tradicionalmente, fazem uso do bambu na arquitetura. Na Índia, temos um referencial na arquitetura que é o palácio Taj Mahal, com sua cúpula em forma de bulbo de flor de lótus, construída originalmente em estrutura de bambu, curvado com a tecnologia herdada dos arcos da civilização Veda. Em uma de suas reformas teve parte da sua estrutura milenar de bambu substituída por aço (PEREIRA; BERALDO, 2008). A aplicação do bambu no continente asiático é diversificada, encontram-se em construções de casas, na confecção de utensílios domésticos, implementos agrícolas, na alimentação humana, medicamentos, entre outros (RECHT; WETTERWALD, 1994). Os autores evidenciam que o uso do bambu é milenar e empregada nos dias atuais. Pontuam diferentes usos em diversas áreas. Graphica’2017: XII International Conference on Graphics Engineering for Arts and Design No Brasil, o uso do bambu é conhecido na fabricação de móveis e cercas. Na América Latina, existem alguns países que utilizam o bambu como elemento estrutural na construção de edificações como Peru, Equador, Costa Rica e Colômbia. A Costa Rica vem se destacando com construções de baixo custo. Na Colômbia, temos Simón Velez com um uso amplo desse material (PEREIRA; BERALDO, 2008). Segundo o autor, no continente americano o bambu é pouco difundido, muitas vezes subutilizado. Seu uso está alcançando prestígio com as obras arquitetônicas do arquitetos colombiano Simón Velez. Nascido em Manizales, uma cidade no centro-oeste da Colômbia em 1949. Filho e neto de arquitetos, em 1975 começou a estudar a mesma disciplina na Universidade dos Andes, em Bogotá, concluindo o curso em 1980 (POSADA, 2014). Após a universidade começou a investigar elementos de construção, manifestando grande interesse pelo bambu. Começou a construir casas, prédios e igrejas, não só na Colômbia como também no mundo todo. A espécime de bambu usada em suas construções é da espécie Guadua agustifólia, cresce em grande quantidade na região andina da Colômbia (POSADA, 2014). Seu estilo, não convencional, longe das estruturas modernas, segue a influência do seu avô e inspira-se na parte da estrutura de bambu do biplano 14bis projetado por Albert Santos Dumont em 1906 (POSADA, 2014). Simón executou edificações em bambu na Alemanha, França, EUA, Brasil, México, China, Jamaica, Colômbia, Panamá, Equador e Índia. Em 2006 recebeu um prêmio honorário de Análise e Planejamento pela Sociedade Americana de Arquitetos Paisagistas. Para Simón, o bambu é um material arquitetonicamente mais “inteligente” do que a madeira, pois não concentra sua estrutura em seu eixo, já que é um elemento oco. Segundo o arquiteto, o bambu não leva vantagem apenas sobre a madeira, mas também sobre o aço na relação peso/resistência (POSADA, 2014). Em parceria com o também arquiteto Marcelo Villegas desenvolveram novos métodos, técnicas e sistemas de apoio estrutural aperfeiçoando o uso do bambu, transformando o material vegetal num produto competitivo para o mercado da construção civil. Velez pesquisou a arquitetura vernacular da Indonésia com seus enormes telhados para aplicá-la em seus projetos. Como em seu país chove muito, inicia o projeto pelas coberturas depois pensa no demais. Não faz muito uso de concreto em suas obras, prefere trabalhar com a bioconstrução. Fig.04 – Croqui Ponte Jenny Garzón construída na Fig.05 – Croqui Tolhuistuin Bamboo Graphica’2017: XII International Conference on Graphics Engineering for Arts and Design cidade de Santa Fé de Bogotá Podium, Amsterdam, Holanda. Fonte: Velez, 2015 Fonte: Velez, 2015 Fig.06 – Igreja em Pereira, na Colômbia Fig.07 – Nomadic Museum Zócalo na Cidade do México Fonte: Velez, 2015 Fonte: Velez, 2015 Os croquis relacionados nas figuras 04 e 05 são do arquiteto Simón Velez, nota-se a dificuldade de compreensão do projeto representado em um desenho 2D. As figuras 06 e 07 são exemplos de projetos construídos com estrutura de bambu pelo arquiteto Simón Velez. Observa-se um estilo e uma estética arquitetônica não convencionais. 4 Desenvolvimento e discussão Para se construir com bambu é necessário analisar os aspectos que cada espécie apresenta e suas propriedades específicas. Segundo Janssen (1995), essas propriedades se relacionam com as dimensões: Altura do colmo (que permanecerá a mesma durante toda a vida do bambu); A parte útil do comprimento do colmo (já que o diâmetro da parte inferior da planta é diferente da superior, poisbambus são ligeiramente cônicos); A espessura das “paredes”; A altura dos internos; e O diâmetro da parte externa no topo e na parte inferior. Continuando com a descrição, salienta observar: a linearidade do colmo, as propriedades mecânicas, a durabilidade natural e o tratamento. Graphica’2017: XII International Conference on Graphics Engineering for Arts and Design Conforme Pereira e Beraldo (2008), o colmo não possui raios, o que facilita o corte longitudinal e ainda apresenta peculiaridades: curiosamente o bambu carrega algumas particularidades únicas, tais como o fato de seus brotos se alongarem continuamente de 20 a 100cm por dia, o de sua floração e consequente produção de sementes ser um fenômeno raro, o de apresentar colmos com design que alivia leveza, flexibilidade e resistência mecânica, entre outros. O processo de colheita do bambu deve ser realizado após a observação do estágio de amadurecimento do colmo, que tem uma média de duração de três a quatro anos. Isso se faz necessário para estabilizar as propriedades mecânicas da planta. Deve ser realizado de maneira racional, pensando a que destinação será dada. De acordo com Van Leguen (2004), o corte deve ser realizado no período de inverno, quando há menos insetos, deve ser feito a uns 20cm do solo para evitar a retenção de água, impedindo criações indesejadas. O seu uso na construção civil, segundo Van Leguen (2004), pode ser empregado de várias maneiras, por exemplo: a) Fundação: para uma melhor durabilidade, o bambu não deve ter contato com o solo (em razão de umidade) e, portanto, normalmente, são utilizadas fundações em pedra, concreto ou tijolo (JASSEN, 1995). b) Estrutura: deve-se tomar cuidado especial durante a sua montagem, com as junções que geralmente são feitas por pinos, conectores metálicos ou tarugos de madeira (PEREIRA; BERALDO, 2008); ou ainda por amarras com cipós ou cordas (VAN LEGUEN, 2004); c) Vedação: existem diferentes formas de fechamento em bambu, como em vedações de bambus dispostos lado-a-lado, tanto vertical como horizontalmente; bambus achatados; diferentes tecelagens feitas com tiras de bambu; e em paredes bajareque ou bahareque, as quais consistem em associações com barro (JASSEN, 1995). As aplicações citadas são melhor avaliadas através do design paramétrico. Como exemplo de softwares que executam o design paramétrico pode-se citar: o Revit, ArchiCad, Sketchup e Grasshopper. Os quais se introduzidos na universidade, poderão auxiliar alunos de Arquitetura a executarem projetos em bambu com precisão, o que muitas vezes é de difícil obtenção por sua alta complexidade e portanto acaba não sendo executado. É imprescindível que os alunos sejam sensibilizados a preocupar-se com a viabilização técnica de suas proposições – que, hoje, ainda se situam no campo da novidade – agora auxiliados pela informatização dos processos de design de fabricação (DUNN, 2012). Segundo o autor, faz-se necessário incorporar novos Graphica’2017: XII International Conference on Graphics Engineering for Arts and Design conhecimentos no ensino-aprendizagem de arquitetura com reflexão e crítica. Conciliar novas tecnologias e processos artesanais enriquece a aquisição de conhecimentos. 5 Conclusão O bambu sendo um material flexível, com boa elasticidade, possibilita o desenvolvimento e execução de geometrias arquitetônicas complexas. Pretende-se com o resultado desta pesquisa demonstrar que a tecnologia do design paramétrico é um facilitador na execução de projetos com estruturas de bambu. Embora esta pesquisa ainda necessite de maior desenvolvimento, é possível demonstrar que a utilização do design paramétrico nas universidades, pode fazer com que as técnicas de projeto em bambu tenham maior aceitação, acarretando na maior utilização dessa matéria prima sustentável. Além dessas características, vale ressaltar o apelo estético e a liberdade de criação que o mesmo oferece ao arquiteto ou aluno de arquitetura, diminuindo a desistência do uso de formas complexas simplesmente pelo fato de não conseguir representá-las. As figuras 08, 09 e 10 são exemplos de projetos arquitetônicos executados com softwares de design paramétrico. Fig.08 – Vertigo, arranha-céu de bambu. Singapura Fig.09 – Centro Comercial Gastronômico de Coatepec Veracruz, México Fonte: Kasac & Kudasikova, 2014 Fonte: Munhoz, 2016 Fig.10 – Casa de bambu, Porto Príncipe, Haiti. Fonte: ASVA (Amat & Saint-Val Architects), 2017. Graphica’2017: XII International Conference on Graphics Engineering for Arts and Design Agradecimentos Agradeço a todas as pessoas que colaboraram com este trabalho, entre elas, especialmente, as professoras Gislaine Bianchi e Priscilla David pelos momentos de orientação e aprendizado. Ao professor Me. Wilson Barbosa Alves pelo empenho na realização do evento. À direção da Unip pelo incentivo e preocupação constante com seus alunos. À minha família que me incentivou em todos os momentos. Referências ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7190: projetos de estrutura de madeiras. Rio de Janeiro, 1997. 107p. 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