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Em detalhe: "Geometrias Traduzidas", arquitetura paramétrica adaptável

Em detalhe: "Geometrias Traduzidas", arquitetura paramétrica adaptável
Deformação Protótipo. Imagem Cortesia de © IaaC (Instituto de Aquitetura Avançada da Catalunha) / Ece Tankal, Efilena Baseta, Ramin Shambayati
Deformação Protótipo. Imagem Cortesia de © IaaC (Instituto de Aquitetura Avançada da Catalunha) / Ece Tankal, Efilena Baseta, Ramin Shambayati

Através de uma proposta que desenvolve um sistema homogêneo com possibilidades infinitas de personalização - em um controle com base em parâmetros específicos - os arquitetos do IaaC (Instituto de Arquitetura Avançada da Catalunha), encarregados do "Translated Geometries", propõem uma arquitetura adaptável, sem funções nem estilos determinados, visando evitar uma rápida obsolescência. 

O projeto se constrói com base em uma modulação triangular e trabalha com Polímeros de Forma de Memória (SMP), permitindo que o material utilizado mude de estado conforme o estímulo externo aplicado. 

Veja mais detalhes desta interessante e complexa investigação a seguir.

Descrição pelos arquitetos. Translates Geometries propõe uma arquitetura de transição. Uma série de transições entre as forças (materiais), fases, pessoas, espaços e funções. A forma nem sempre segue as função que nós podemos prever, mas as fases que nosso novo encontro construído pode atravessar nas relações humanas, com a natureza e os edifícios existentes. 

Talvez nossa arquitetura possa carecer de um estilo fixo e objetivo, mas se compensa por sua capacidade para aproveitar os fluxos de energia e informação em suas diversas transições. Ao tratar nossa arquitetura como um sistema homogêneo, damos a ela a possibilidade de personalização infinita, baseada no controle de parâmetros espaciais específicos. Estes parâmetros definem os processos e as razões para a mudança na arquitetura no lugar de estados finitos e, finalmente, obsoletos.

Isto posto, não podemos esperar mudanças em nossos espaços e estruturas, se a base fundamental da construção arquitetônica, o material, ainda é considerado um elemento sedentário em nossos sistemas. Um conhecimento profundo dos materiais inteligentes e das propriedades adequadas a uma arquitetura adaptável é, portanto, essencial para alcançar uma compreensão de suas inúmeras possibilidades e suas limitações.

Em nosso projeto de estúdio trabalhou-se com Polímeros de Forma de Memoria (SMP, em sua sigla em inglês) a fim de aplicá-lo a um protótipo arquitetônico sensível. Como nosso conceito se baseia em a arquitetura de transição, foi utilizado um material que pode mudar de fase com um estímulo externo controlado. Nosso SMP (Veritex) é capaz de chegar a um estado "macio" e elástico ao ser exposto ao calor acima de sua temperatura de transição vítrea (Tg) que está entre 60 e 70° C, momento em que pode sofrer grandes deformações geométricas. Após o requerimento, o SMP logo volta a seu estado original "memória" (plano).

Diagrama Sistema de Materiais. Imagem Cortesia de © IaaC (Instituto de Aquitetura Avançada da Catalunha) / Ece Tankal, Efilena Baseta, Ramin Shambayati
Diagrama Sistema de Materiais. Imagem Cortesia de © IaaC (Instituto de Aquitetura Avançada da Catalunha) / Ece Tankal, Efilena Baseta, Ramin Shambayati

Decidimos que, para alcançar nosso desejo de adaptação estrutural, devemos encontrar uma geometria que nos permita chegar ao local em seu estado original e que tenha a capacidade de se deformar ou expandir da forma desejada a partir das forças aplicadas. 

Portanto, considerou-se que usando uma estrutura dobrável seríamos capazes de gerar a expansão requeria até a chegada ao local, pelo que investigamos sobre os padrões do origami dobrável rígido, principalmente aqueles criados por Ron Resch, pioneiro no origami, matemático e artista. Depois de muitos testes, finalmente decidimos pelo desenho de modulação triangular, o que nos deu uma grande flexibilidade e capacidade de dobraduras originais. 

Protótipo 1

Depois de várias provas, decidiu-se que os nós hexagonais do padrão são os que tem mais controle sobre a deformação total da geometria, dependendo de sua expansão ou contração. A realização de uma junta estrutural, onde o SMP se corta em uma forma hexagonal, e se coloca nas intersecções das montanhas e dos vales do padrão. Além desses nós SMP, o resto das dobras é substituido por dobradiças regulares, que atuam em conjunto com a posição dos painéis envolta deles.

Diagrama / Protótipo. Imagem Cortesia de © IaaC (Instituto de Aquitetura Avançada da Catalunha) / Ece Tankal, Efilena Baseta, Ramin Shambayati
Diagrama / Protótipo. Imagem Cortesia de © IaaC (Instituto de Aquitetura Avançada da Catalunha) / Ece Tankal, Efilena Baseta, Ramin Shambayati

No primeiro protótipo em escala 1:3, colocamos a articulação hexagonal diretamente nos quadros. As dobras de todo padrão a partir de um estado plano foi difícil, porém, uma vez em seu lugar a geometria era bastante sensível às nossas necessidades. Aquecendo a maior parte do protótipo e levando as articulações a um estado suave, pudemos ativar com êxito o crescimento das zonas que queríamos a partir do enchimento de balões por baixo. Os balões moldaram a geometria e, depois de esfriar e retirá-los, a fôrma sustenta sua nova forma. O conceito de inflar por baixo de uma estrutura na escala real pode parecer difícil, mas poderia ser executável com um sistema similar ao que se utiliza nas construções de cúpulas binishell, embora facilmente transportáveis.

Simulação. Imagem Cortesia de © IaaC (Instituto de Aquitetura Avançada da Catalunha) / Ece Tankal, Efilena Baseta, Ramin Shambayati
Simulação. Imagem Cortesia de © IaaC (Instituto de Aquitetura Avançada da Catalunha) / Ece Tankal, Efilena Baseta, Ramin Shambayati

Protótipo Final

O segundo protótipo é uma tentativa de levar o conceito a uma escala funcionai 1:1, a partir de um grupo de 7 unidades. A característica chave do desenho neste protótipo é a introdução de uma cunha de tamponamento na articulação entre SMP e o plano triangular. A função da cunha é dupla: em primeiro lugar atua para tomar a maior parte da propriedade de memória de forma material, como resultado, o SMP está em seu estado de memória plana original quando o componente está em seu ângulo mais fechado e agudo. Isto significa que a reversão ao estado de triangulação original fechado está incrustada dentro do sistema do material. Em segundo lugar, a cunha introduz limitações físicas na abertura/fechamento dos módulos, como quando chega a sua máxima expressão de abertura, as cunhas se empurram uma contra a outra e limitam qualquer movimento adicional. 

Arquitetura. Imagem Cortesia de © IaaC (Instituto de Aquitetura Avançada da Catalunha) / Ece Tankal, Efilena Baseta, Ramin Shambayati
Arquitetura. Imagem Cortesia de © IaaC (Instituto de Aquitetura Avançada da Catalunha) / Ece Tankal, Efilena Baseta, Ramin Shambayati

Em nosso protótipo, o aquecimento é feito de forma uniforme mediante um circuito paralelo conectado a dois cabos de calor constantan incrustados, o que nos permite selecionar e eleger as aplicações específicas de calor em nosso protótipo. O constantan leva menos de 3 minutos para tornar a SMP pegajosa, sendo este seu estado de transição vítrea (Tg), depois do qual a deformação é possível, logo, com a desativação do calor, o material esfria e endurece (em 2 minutos) para manter a nova forma. Isso funcionou muito bem, contudo, se propõe um sistema muito mais avançado para a visão do componente em um esquema maior. 

Diferença. Imagem Cortesia de © IaaC (Instituto de Aquitetura Avançada da Catalunha) / Ece Tankal, Efilena Baseta, Ramin Shambayati
Diferença. Imagem Cortesia de © IaaC (Instituto de Aquitetura Avançada da Catalunha) / Ece Tankal, Efilena Baseta, Ramin Shambayati

Prevemos que cada componente triangulado seja um microcontrolador que contenha uma unidade de carro - que aloja uma pequena bateria e é controlado sem uso de fios, localizada em um componente da parte eletrônica adjacente à parte inferior do painel, alimentados por placas solares incrustadas nos triângulos equiláteros que rodeiam o componente intermediário. Desta maneira, criamos uma unidade auto-suficiente que pode ser controlada de forma individual e remota, sem necessidade de cabeamento entre as unidades. Já que é o conjunto escolhido de unidades o que determina a forma original e a escala, uma pessoa pode desenhar qualquer agrupamento desejado dos componentes. A produção de energia Micro se da em cada nó da estrutura e cada um libera energia local através do aquecimento do SMP com fios de calor que informam a deformação global da estrutura. 

O método de ação para as deformações é realizado através da força de tração por drones Octocopter. Por que drones? São o sistema perfeito de andaimes móveis e representam um novo tipo de inteligência artificial que pode, tanto ser pré-programada, ter a capacidade de aprender com base em parâmetros específicos, ou atuar de maneira conjunta. A partir de uma posição plana onde toda a estrutura se aquece, posicionam os drones em pontos específicos, elevam a estrutura no lugar desejado, e mantêm esta posição até que o SMP esfrie, ponto no qual a nova forma se cria.

Cortesia de © IaaC (Instituto de Aquitetura Avançada da Catalunha) / Ece Tankal, Efilena Baseta, Ramin Shambayati
Cortesia de © IaaC (Instituto de Aquitetura Avançada da Catalunha) / Ece Tankal, Efilena Baseta, Ramin Shambayati

Os drones, controlados por humanos ou respondendo a parâmetros ambientais específicos, também são capazes de se comunicar com o microcontrolador de cada unidade que será aquecida, estabelecendo uma comunicação entre nós locais e as intenções globais. Esse processo pode ser repetido indefinidamente, já que a estrutura é capaz de responder a um entorno determinado ou às preferências do usuário, para várias configurações espaciais em um espaço de usos múltiplos constantemente transformável. Estas transições, em processo ou congeladas em um tempo ou ajuste específicos, definem a personalidade na evolução de nossos intermináveis geometrias traduzíveis.

Translated Geometries é um projeto do Iaac (Instituto de Arquitetura Avançada da Catalunha) / Master em Arquitetura Avançada Digital Matter Inteligent Constructions.

Equipe de Pesquisa: Ramin Shambayati, Efilena BasetaEce Tankal
Orientador: Areti Markopoulou
Assistentes: Alexandre Dubor, Moritz Begle
Agradecimento especial a: Dflyvision, Thiago Kunz

Vista Frontal / Superior . Imagem Cortesia de © IaaC (Instituto de Aquitetura Avançada da Catalunha) / Ece Tankal, Efilena Baseta, Ramin Shambayati
Vista Frontal / Superior . Imagem Cortesia de © IaaC (Instituto de Aquitetura Avançada da Catalunha) / Ece Tankal, Efilena Baseta, Ramin Shambayati
Axonométrica Explorada. Imagem Cortesia de © IaaC (Instituto de Aquitetura Avançada da Catalunha) / Ece Tankal, Efilena Baseta, Ramin Shambayati
Axonométrica Explorada. Imagem Cortesia de © IaaC (Instituto de Aquitetura Avançada da Catalunha) / Ece Tankal, Efilena Baseta, Ramin Shambayati
Cita: Franco, José Tomás. "Em detalhe: "Geometrias Traduzidas", arquitetura paramétrica adaptável" [En Detalle: "Geometrías Traducidas", arquitectura adaptable en base a parámetros] 19 Mar 2015. ArchDaily Brasil. (Trad. Brant, Julia) Acessado . <https://www.archdaily.com.br/br/763876/em-detalhe-geometrias-traduzidas-arquitetura-adaptavel-em-base-a-parametros> ISSN 0719-8906