EXERCÍCIO  1  –  “Roofing”  Modelação  Geométrica  –  Professor  Luís  Mateus  

   

Relatório  de  processo      INTRODUÇÃO    

O   trabalho,   elaborado   na   disciplina   de   Modelação   Geométrica,   tem   como  principal   objectivo   simular   a   construção,     o   sistema   construtivo   e   processo   de  montagem  de   uma   cobertura   protetora   da   exposição   solar   em   lugar   abstrato   e   à  escala   humana,   explorando   assim   algumas   capacidades   de   modelação   3D   do  software  “Rhinoceros”.  

Neste   relatório   apresentar-­‐se-­‐á   todas   as   explicações   e   processos   da  construção   da   estrutura   espacial,   desde   a   sua  modelação   2D,   passando   pela   sua  sistematização   e   organização   (nomeadamente   das   layers),   bem   como   pela  articulação   de   cada   um   dos   seus   elementos   entre   si   através   de   nós   e   barras  metálicas,  até  à  sua  modelação  tridimensional.  

Por   fim,   nas   conclusões,   apresentar-­‐se-­‐á   os   resultados   finais,  potencialidades   e   limitações   da   estrutura   bem   como   as   dificuldades   sentidas  durante  todo  o  processo.      PROCESSO    

Numa  primeira  fase,  começou-­‐se  por  desenhar  um  layout  2D  composto  por  uma  1ª  malha  constituída  por  cerca  de  40  polígonos  regulares  e  irregulares  (layer  “malha1”  –   figura  1).  Esta  primeira  malha   corresponde  à  projecção  horizontal  de  uma  malha  espacial  constituída  pelos  mesmos  polígonos  e  com  a  característica  de  cada  polígono   ter   toda  a   sua  superfície  pertencente  ao  mesmo  plano.  De  seguida,  desenhou-­‐se   uma   segunda  malha  2D   constituída  por   polígonos   irregulares   (layer  “malha2”   –   figura   2)   com   a   principal   característica   de   que   cada   vértice   dos  polígonos   dessa  malha   são   pontos   no   interior   dos   polígonos   da   primeira  malha.  Sabe-­‐se  ainda  que  esta  segunda  malha  corresponde  a  uma  estrutura  espacial  (desta  vez  se  sem  as  suas  facetas  se  encontrarem  obrigatoriamente  no  mesmo  plano)  de  cota   inferior   à   primeira   estrutura   espacial.   Criou-­‐se   então   uma   base   de   trabalho  para  a  modelação  da  cobertura.  

 

                                                                 Figura  1  –  malha  1                                                                                                                          Figura2  –  malha  2(laranja)  sobreposta  à  malha  1  

Numa  segunda   fase,   iniciou-­‐se   então  a  modelação   tridimensional  das  duas  malhas  de  polígonos,  sabendo  que  a  malha1  encontrar-­‐se-­‐ia  numa  cota  superior  à  malha   2.   Para   a   malha   1,   puxaram-­‐se   3   linhas   de   chamada   (layer  “chamadas1”)verticais  a  partir  de  3  vértices  de  um  polígono,  com  alturas  aleatórias  e   aproximadas,   de   modo   a   poder   definir   um   plano.   Com   o   comando   Cplane   –  3points,  definiu-­‐se  o  então  o  plano.  Desenharam-­‐se  mais  linhas  verticais  a  partir  do  outros   vértices   do   polígono,   com   alturas   maiores.   Quando   essas   linhas  intersectaram   o   plano   criado,   descobriram-­‐se   então   os   outros   pontos   de   um  polígono  no  mesmo  plano.  Repetiu-­‐se  este  processo  para  todos  os  outros  polígonos  da   primeira   malha.   Ficou   então   definida   a   primeira   estrutura   espacial   (layer  “modelmalha1”   –   Figura   3).   Para   perceber   se   todos   os   polígonos   correspondiam  verdadeiramente  a  polígonos,  bem  como  o  seu  desenho  espacial,  transformou-­‐se  a  estrutura   de   polígonos   em   superfícies   planas   com   o   comando   Surface   –   Planar  curves  (layer  “supmodmalha1”  –  Figura  4).  

Para  a  malha  2,  puxaram-­‐se  novas   linhas  de  chamada  (layer  “chamadas2”)  nos  vértices  dos  polígonos  com  alturas  aleatórias  e  aproximadas,  tendo  em  conta  o  afastamento   desta   nova   modelação   tridimensional   à   primeira   malha   de   cota  superior.  Repetiu-­‐se  este  processo  para   todos  os  polígonos  da  malha  2,  definindo  então  a  segunda  estrutura  espacial  (layer    “modelmalha2”  –  Figura  5).  Tal  como  na  primeira  estrutura,  para   se  perceber  a   sua  volumetria,   também  se   transformou  a  estrutura   de   polígonos   na   superfícies   (desta   vez   não   planas),   com   o   comando  Surface  from  3  or  4  corner  points  (layer  “supmodmalha2”  –  Figura  6).    

           Figura  3-­‐  modelação  malha  1                                                                                                                      Figura  4  –  superfície  malha  1      

     Figura  5  –  modelação  malha  2                                                                                Figura  6  –  superfície  malha  2              

  Com   as   duas   estruturas   espaciais   já   afastadas   entre   si,   o   passo   seguinte  passou   por   criar   linhas   espaciais   de   ligação   entre   os   vértices   da   malha   espacial  mais  elevada  e  da  malha  espacial  abaixo  situada,  no  modo  de  visualização  Top  de  modo  a  facilitar  o  processo  (layer  “ligacao1e2”  –  Figura  7).  

De   seguida,   nesse   mesmo   modo   de   visualização,   distribuíram-­‐se   3   linha  verticais  com  alturas  variadas,  que  definissem  o  elemento  de  suporte  e  distribuição  das  forças  da  estrutura  espacial,  equilibrando-­‐a  (layer  “pilareslinhas”).  Do  topo  de  cada   uma   dessas  mesmas   linhas,   desenharam-­‐se   4   linhas   que   bifurcam   e   se   irão  ligar   a   vértices   de   polígonos   envolventes   da   estrutura   espacial   com   cota   inferior  (layer  “ligacaonos”  –  Figura  8).    

       Figura  7  –  ligação  entre  as  malhas  (vermelho)                                        Figura  8  –  pilares  e  ligações  à  malha  inferior      

Após   a   criação   destas   linhas,   ficou   completo   desenho   correspondente   ao  esqueleto   e   uma   estrutura   de   uma   cobertura,   avançando   desta   forma   para   uma  terceira  fase/etapa  –  modelação  tridimensional  de  todos  os  elementos  da  cobertura  bem   como   das   suas   formas   de   ligação.   Considerou-­‐se   então   o   esqueleto   de   uma  estrutura   composto   por   barras   cilíndricas   metálicas,   ligadas   por   nós   esféricos  também  metálicos.  

Em   primeiro   lugar,   materializou-­‐se   a   partir   do   chão   as   3   linhas  correspondentes  aos  pilares  de  suporte  em  cilindros  verticais  (layer  “pilares”),  por  2   formas  de  o   fazer:  ou  usando  o  comando  Cplane  –  Curve  e  de  seguida  cylinder  –  vertical  ou  com  o  comando  Cylinder  –  around  curve.  O  mesmo  processo  se  repetiu  para  as  linhas  que  bifurcam  a  partir  do  topo  dos  pilares  (layer  “barrasnosmalha”).  

 Nota:   Todas   as   barras  metálicas   do   esqueleto   foram   construídas   por  

este  processo,  sendo  os  cilindros  dos  pilares  os  que  têm  maior  diâmetro.    

Na  segunda  etapa  desenharam-­‐se  os  nós  que  ligam  os  pilares  às  barras  que  bifurcam   dos   mesmos   para   os   vértices   da   estrutura   espacial   inferior.  Consideraram-­‐se   por   nós   esféricos   metálicos   que   ligam   as   barras   através   de  cilindros   perfurados   com   diâmetro   interior   tangente   ao   diâmetro   exterior   das  barras  metálicas  (layer  “nopilarbarra”).  Para  a  construção  desse  nó  começou  por  se  criar  uma  esfera  com  centro  no  topo  do  eixo  do  pilar  e  com  raio  superior  ao  da  base  do   cilindro   do  mesmo.   Para   o   encaixe   com   o   pilar,   pensou-­‐se   em   construir   uma  sólido  único  composto  pela  união  da  esfera,  com  um  cone  truncado  e  um  cilindro  na  base  com  o  seu  diâmetro  interior  tangente  ao  diâmetro  exterior  do  cilindro  do  pilar,  de   forma  a   simular  um  encaixe   (Figura  9).  De   seguida,  para  a   ligação  entre  

esse  mesmo  nó  com  as  barras  que  bifurcam  do  topo,  criaram-­‐se  a  partir  do  eixo  de  cada   barra   um   cilindro   perfurado   novamente   com   diâmetro   interior   tangente   ao  diâmetro   exterior     do   cilindro   da   barra.   Para   simular   esse   encaixe,   fez-­‐se   com   o  comando   Solid   –  Difference,  uma   diferença   entre   os   dois   cilindros   ,   criando   uma  peça   cilíndrica   perfurada   com   uma   base   no   seu   interior,   e   refazendo   a   partir   do  centro  dessa  mesma  base  uma  nova  barra  com  o  diâmetro  da  antiga.  Desta  forma,  ficou   definida   e   desenhada   o   primeiro   nó   de   ligação   entre   o   pilar   de   suporte   as  barras  que  bifurcam  e  ligam  à  estrutura  espacial  inferior  (Figura  10).  

                   Figura  9  –  esboços  nó                                                                                                                                  Figura  10  –  ligação  entre  pilares  e  barras         Numa  terceira   fase,  materializaram-­‐se  em  barras  cilíndricas  de  menor  raio  que  as  barras  correspondentes  às  que  bifurcam  do  pilar,  as   linhas  que  definiam  a  estrutura   espacial   de   menor   cota   (layer   “barrasmalha2”),   as   ligações   entre   a  estrutura  espacial  mais  elevada  e  mais  baixa   (layer   “barrasligacao”),  bem  como  a  estrutura   espacial   de   maior   cota   (layer   “barrasmalha1”),   pelo   processo   atrás  referido  acerca  da  construção  de  barras  cilíndricas  metálicas  (Figura  11).      

Tendo   todas   as   barras   do   esqueleto   modeladas   tridimensionalmente,  avançou-­‐se   então   para   a   criação   de   um   nó   (também   esférico   e  metálico)   que   as  interligassem   entre   si.   O   objectivo   passa   para   que   o   nó   seja   essencialmente   uma  esfera  perfurada  na  qual  se  enroscam  as  peças  cónicas  truncadas  que  as  barras  têm  nos  seus  topos  (layer  “nosbarrasmalhas”  –  Figura  12).  Para  a  construção  desse  nó,  começou  por  se  colocar  esferas  com  raio  menor  às  esferas  que  ligam  os  pilares  às  barras  que  bifurcam  e  com  centro  no  topo  dos  eixos  das  barras  metálicas  (vértices  dos  polígonos  modelados).  De  seguida,  com  o  comando  Cone,  com  centro  no   topo  de  uma  linha  com  15cm  a  partir  do  centro  da  esfera  e  com  raio  0,05  m  maior  que  o  raio  da  barra,  desenhou-­‐se  um  cone  com  vértice  no  centro  da  esfera.  Depois,  com  o  comando   Trim,   retiraram-­‐se   os   excessos   e   obteve-­‐se   a   ligação   entre   as   barras  metálicas  do  esqueleto  (Figura  13).  Repetiu-­‐se  este  processo  para  todos  os  outros  nós  do  troço  escolhido  da  cobertura.  

 

                         Figura  11  –  barras  metálicas                                    Figura  12  –  esboço  nó            Figura  13  –  ligação  barras  cilíndricas    

   

Desta   forma,   todo   o   esqueleto   desta   estrutura   espacial   encontra-­‐se  completo,  podendo  passar  então  a  uma  última  etapa  para  a  sua  conclusão  –  acima  do  último  nível  (estrutura  espacial  mais  elevada),  criar  uma  superfície  de  cobertura  não  plana  que  se  ajuste  às  facetas  dos  polígonos  modelados  e  que  de  alguma  forma  se  ligue  por  soluções  de  encaixe    à  estrutura  mais  elevada.    

Em  primeiro  lugar,  selecionou-­‐se  a  área  de  polígonos  da  primeira  estrutura  espacial  sobre  a  qual  se  queria  trabalhar  e  com  o  comando  Copy  –  vertical,  obteve-­‐se  uma  nova  estrutura  de  polígonos  igual  à  primeira  mas  a  uma  cota  mais  elevada  (layer   “camada3”).   De   seguida,   com   o   comando   Surface   –   planar   curves,   deu-­‐se  superfície  a  cada  polígono  desta  nova  camada.  Camada  esta  que  se  tornou  numa  só  quando   com   o   comando   Join   se   selecionou   os   polígonos   que   interessavam   e  transformaram-­‐se   numa   única   superfície.   Avançou-­‐se   então   para   a   fase   de  materializar   esta   camada.  Com  o   comando  ExtrudeSrf   –   selecionando  a   superfície  única  –  selecionando  as  opções  Delete  Input,  BothSides  e  Solid,  deu-­‐se  uma  pequena  espessura  à  camada  (layer  “camada3sup”  –  Figura  14).  Por  fim,  definiu-­‐se  o  método  de  encaixe  entre  a  superfície  de  sombreamento  e  a  primeira  estrutura  espacial.  O  tipo  de  encaixe  que  se  adoptou  acabou  por  ser  quase  igual  ao  nó  que  estabelece  a  ligação  entre  a  primeira  e  a  segunda  estrutura  espacial  da  cobertura.  Colocaram-­‐se  nós  esféricos  metálicos  com  raio  inferior  aos  de  baixo  (por  suportarem  apenas  uma  ligação   cada)   em   cada   vértice   dos   polígonos   que   definem   o   eixo   da   superfície  extrudida   (layer   “barrasmalha3”).   Do   centro   desse   nó   esférico   ao   centro   do   nó  esférico   correspondente   à   estrutura   espacial   mais   elevada,   ligou-­‐se   uma   linha  vertical   que   se   materializou   numa   cilindro   feito   pelo   processo   anteriormente  explicado  (layer  “barrasmalha3”  –  Figura  15).  O  método  de  ligação  entre  essa  nova  barra  metálica  vertical  e  os  dois  nós  esféricos  é  igual  ao  já  apresentado  nó  existente  entre   as   barras   da   primeira   e   da   segunda   estrutura   espacial,   feito   também   pelo  mesmo  processo.    

         Figura  14  –  superfície  cobertura  extrudida                    Figura  15  –  ligação  com  a  superfície  mais  elevada  

             

Com   este   troço   da   estrutura   que   define   a   solução   de   uma   cobertura  completa,  apresenta-­‐se  com  um  elemento  de  escala  (figura  humana  com  1,80m  de  altura   –   layer   “figurahumana”),   algumas   vistas   e   perspectivas   do   esqueleto   da  cobertura   bem   como   da   resolução   de   um   troço   da   mesma   desde   o   chão   até   ao  elemento  se  sombreamento.        

                                                             Figura  16  -­‐  Alçado  frontal                                                                                                                                                            Figura  17  –  Alçado  tardoz                              

                                                   Figura  18  –  Alçado  lateral  esquerdo                                                                                                    Figura  19  –  Alçado  lateral  direito          

                       Figura  20  –  Vista  de  topo                                                                                                                                      Figura  21  –  Pormenor  de  ligação  entre  nós  e  barras          

                                   Figura  22  –  Perspectiva  geral                                                                                                                                            Figura  23  –  Perspectiva  “Render”          CONCLUSÃO    

A  conclusão  deste  exercício  permitiu-­‐me  explorar  de  uma  melhor  forma  as  potencialidades   e   as   capacidades   deste   software   que   por  mim   ainda   nunca   tinha  sido   utilizado.   Permitiu-­‐me   ainda,   através   da   modelação   tridimensional   e  geométrica   pensar   acerca   de   um   sistema   construtivo,   materialidades,   linhas   de  montagem   e   formas   de   ligação   entre   todos   os   elementos   que   constituem   o  esqueleto   e   a   estrutura   de   uma   cobertura.   Cobertura   essa   que,   com   esta   escala,  poderia  ser  utilizada  de  forma  arquitectónica  como  um  elemento  de  sombreamento    num  grande  espaço  verde  onde  se  pudessem  desenvolver  algumas  actividades  de  grupo  num  espaço  sombreado,  piqueniques,  etc,  disfrutando  da  natureza.  Também  poderia   funcionar   enquanto   arquitectura   efémera   (fácil   montagem   e  desmontagem),  quase  escultural.    

A   maior   dificuldade   sentida   prende-­‐se   com   o   facto   de   não   poder   ter  explorado  melhor  as  capacidades  do  “Rhinoceros”,  devido  à  única  versão  que  tive  disponível   no   computador  que  uso   e  disponho   (Mac  OsX   versão  10.7.4),   ser   uma  versão  experimental  em  desenvolvimento  pelo  próprio  programa.  

Futuramente,  este  software  poderá  vir  a  ser  muito  útil  no  desenvolvimento  e   exploração  de  novos   sistemas   construtivos  no  universo  da   construção  devido  à  obrigação   que   o   seu   utilizador   sente   em   desenvolver   a   sua   capacidade   de  geometrizar   novas   formas   e   procurar   processos   de   montagem   entre   vários  elementos  construtivos.                                                                                Miguel  Viegas     20091249     MiArq4E     Abril  de  2013