A constituição de uma rede de conceitos da geometria complexa da arquitetura contemporânea: das teorias a modelagem paramétrica das superfícies

Abstract

A arquitetura contemporânea, principalmente a produzida nos últimos vinte anos, incorpora um conjunto de conceitos e técnicas forjadas no desenvolvimento científico ocorrido na área da matemática a partir do século XVIII e na área da informática gráfica na última metade do século XX. Neste contexto, formas geométricas com elevado grau de complexidade são experimentadas e empregadas na prática arquitetônica, objetivando alcançar requisitos de projeto, funções estéticas, espaciais, estruturais, de desempenho e/ou sustentabilidade. A proposição de tais formas geométricas é dada por diferentes meios, sejam estes amparados em fundamentos teóricos da geometria, em técnicas experimentais de conformação geométrica, como são os modelos físicos submetidos a forças, cargas e deformações, ou em técnicas incorporadas em dispositivos computacionais, como ocorre com as simulações e a modelagem por algoritmos. Entre tais técnicas, tem se destacado na prática profissional de arquitetura a modelagem paramétrica, a qual possibilita obter dinamicamente um conjunto de soluções pela manipulação de parâmetros e de relações entre elementos geométricos constituintes da forma, ou elementos do próprio projeto de arquitetura. Frente à necessidade de considerar no contexto didático tais desenvolvimentos ocorridos na prática profissional, identificou-se a dificuldade que tais conceitos e técnicas apresentam para serem inseridos na formação de arquitetura. Devido principalmente a característica inerente do saber que os envolvem. Tomando-se por base uma teoria didática desenvolvida na didática da matemática, identificou- se que este problema poderia ser tratado a partir da explicitação da própria estrutura deste saber. O estudo foi assim dirigido a explicitar a constituição do saber envolvido na geometria complexa e na modelagem paramétrica em relação às superfícies matemáticas empregadas na arquitetura contemporânea, partindo-se das descrições apresentadas em autores para um conjunto de projetos de referência que utilizam tais superfícies, sejam eles: o Aeroporto de Beijing; o Disney Concert Hall; o Australian Wildlife Health Centre; e o Main Station Stuttgart. A explicitação deste saber e a sua estruturação com vistas a uma transposição didática para arquitetura foi desenvolvida por meio do conceito de taxonomias e ontologias e expressa em mapas conceituais. Estas estruturas foram reunidas em uma rede de conceitos da geometria complexa da arquitetura contemporânea, especificamente para superfícies matemáticas, e disponibilizadas em um ambiente virtual de apoio a processos de aprendizagem em arquitetura, a rede TEAR_AD, da Universidade Federal de Santa Catarina, Brasil. Um conjunto selecionado de tais estruturas de saber foi inserido em um contexto de ensino de arquitetura no ano de 2017, com o objetivo de avaliar sua aplicação e as possíveis reformulações em relação à estrutura constituída. Os resultados principais alcançados foram: uma maior compreensão sobre os termos e descrições apresentados pelos autores que se dedicam a fazer análises da arquitetura contemporânea sob o aspecto geométrico; a identificação e estruturação de uma taxonomia envolvida em tais conceitos e técnicas, e suas relações com outras estruturas de saber referentes às geometrias e técnicas tratadas; e a possibilidade de inserção e aplicação didática em disciplinas de projeto de arquitetura das técnicas de geração de geometrias complexas pela modelagem paramétrica.

Abstract : The contemporary architecture, especially the one produced in the last twenty years, incorporates a set of concepts and techniques forged in the scientific development that occurred in the area of mathematics from the 18th century and in the area of computer graphics in the last half of the twentieth century. In this context, geometric forms with a high degree of complexity are tried and used in architectural practice, aiming to achieve design, aesthetic, spatial, structural, performance and / or sustainability requirements. The proposition of such geometric forms is given by different means, be they based on theoretical foundations of geometry, experimental techniques of geometric conformation, such as physical models subjected to forces, loads and deformations, or techniques incorporated in computational devices, such as occurs with simulations and algorithm modeling. Among these techniques, parametric modeling has been highlighted in professional architecture practice, which allows to dynamically obtain a set of solutions by manipulating parameters and relationships between geometric constituents of the form, or between elements of the architecture project itself. Faced with the need to consider in the didactic context such developments occurred in professional practice, it was identified the difficulty that such concepts and techniques present to be inserted in the architecture formation, due mainly to the very characteristic of the 'knowledge' that surrounds them. Based on a didactic theory developed in didactics of mathematics, it was identified that this problem could be treated by explaining the very structure of these knowledge . The study was thus directed to explain the constitution of the knowledge involved in complex geometry and parametric modeling in relation to the mathematical surfaces used in contemporary architecture, starting from the descriptions presented in authors for a set of reference projects that use such surfaces, be they: Beijing Airport; the Disney Concert Hall; the Australian Wildlife Health Center; and Main Station Stuttgart. The explanation of such knowledge and its structuring with a view to a didactic transposition for architecture was developed through the concept of taxonomies and ontologies and expressed in conceptual maps. These structures were gathered in a network of concepts of the complex geometry of contemporary architecture, specifically for mathematical surfaces, and made available in a virtual environment supporting learning processes in architecture, the TEAR_AD network, of the Federal University of Santa Catarina, Brazil. A selected set of such 'structures of knowledge' has been inserted in an architectural teaching context in the year 2017, with the objective of evaluating its application and possible reformulations in relation to the constituted structure. The main results achieved were: a greater understanding of the terms and descriptions presented by the authors who are dedicated to make analyzes of the contemporary architecture under the geometrical aspect; the identification and structuring of a taxonomy involved in such concepts and techniques, and their relationships with other structures of knowledge concerning the geometries and techniques treated; and also de possibility of didactic insertion or application in disciplines for architecture design of the generation techniques of complex geometries by parametric modeling.