Processo de projeto paramétrico de elementos de fachada com características da geometria fractal considerando seu comportamento lumínico

Abstract

Esta pesquisa parte do interesse no uso das características e regras dos fractais lineares e dos diferentes conhecimentos relacionados a aplicação desses padrões em projetos de elementos arquitetônicos considerando suas potencialidades lumínicas e compositivas. Este trabalho visa criar um processo paramétrico a fim de desenvolver, organizar e avaliar uma composição de elementos de fachada com características da geometria fractal, considerando o controle da iluminação natural e a complexidade de seu resultado final por meio da dimensão fractal. Para isto, um traçado teórico e lógico foi desenvolvido através de um conjunto de conhecimentos que permitiram interpretar, utilizar e avaliar os padrões fractais por meio de simulações e verificações. Tais conhecimentos são identificados a seguir: o entendimento das características da geometria fractal; a aplicação destas características dentro da arquitetura e urbanismo; os softwares existentes para sua reprodução; os métodos para utilizar estes programas; e os conceitos e índices a respeito da iluminação natural. Para o desenvolvimento do processo diferentes etapas foram construídas por meio de uma ferramenta paramétrica de programação visual e plug-ins, que permitiram a criação de etapas para a construção e avaliação das características fractais. Esta sequência de passos foi desenvolvida seguindo um modelo de performance model adaptado, e a sua construção por meio de um método da engenharia de software, o Modelo Iterativo Incremental. Com o processo completo, foram identificados diferentes resultados que permitiram três conclusões a respeito do trabalho. O primeiro resultado é referente a identificação de uma sequência de ações visando à construção de processos paramétricos que envolvem a geometria fractal. O outro, diz respeito à relação entre o número de iterações que o fractal possui e sua respectiva dimensão fractal. Foram identificadas as habilidades necessárias para compreender e reproduzir um processo paramétrico semelhante. Ao final foram constatadas limitações ligadas a capacidade de hardware limitada dos computadores utilizados nesta pesquisa referente ao processo generativo. Também foram identificadas diferentes pesquisas que podem derivar do tema proposto e que utilizam dos elementos desenvolvidos ou da sequência de etapas do processo.

Abstract : This research is based on the interest in the use of the characteristics and rules of linear fractals and of the different knowledge related to the application of these standards in architectural design projects considering their daylight and compositional potentialities. This work aims to create a parametric process in order to develop, organize and evaluate a composition of facade elements with characteristics of fractal geometry, considering the control of daylight and the complexity of its final result through the fractal dimension.For this, a theoretical and logical tracing was developed through a set of knowledge that allowed to interpret, to use and to evaluate the fractal patterns through simulations and verifications. Such knowledge is identified as follows: the understanding of the characteristics of fractal geometry; the application of these characteristics within architecture and urbanism; the existing software for its reproduction; the methods for using these programs; and concepts and indexes regarding natural lighting. For the development of the process different steps were built through a parametric visual programming tool and plug-ins, which allowed the creation of stages for the construction and evaluation of the fractal characteristics. This sequence of steps was developed following an adapted model performance model, and its construction by means of a software engineering method, the Incremental Iterative Model. With the complete process, different results were identified that allowed three conclusions about the work. The first result refers to the identification of a sequence of actions aiming at the construction of parametric processes involving fractal geometry. The other relates to the relationship between the number of iterations that the fractal has and its respective fractal dimension. The skills needed to understand and replicate a similar parametric process have been identified. Finally, limitations related to the limited hardware capacity of the computers used in this research regarding the generative process were observed. We have also identified different researches that may derive from the proposed theme and that use the elements developed or the sequence of steps in the process.