(Auto)construção evolutiva por processo de design e fabrico digital

Rodrigo Campos Chiesse (Auto)construção evolutiva por processo de design e fabrico digital Trabalho de Projeto Mestrado Integrado em Arquitetura Área de Construção e Tecnologia Trabalho efetuado sob a orientação de Professora Doutora Ana Luísa Rodrigues Doutor Filipe Brandão dezembro de 2024 Universidade do Minho Escola de Arquitetura, Arte e Design ii DIREITOS DE AUTOR E CONDIÇÕES DE UTILIZAÇÃO DO TRABALHO POR TERCEIROS Licença concedida aos utilizadores deste trabalho Atribuição-CompartilhaIgual CC BY-SA https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/ Este é um trabalho académico que pode ser utilizado por terceiros desde que respeitadas as regras e boas práticas internacionalmente aceites, no que concerne aos direitos de autor e direitos conexos. Assim, o presente trabalho pode ser utilizado nos termos previstos na licença abaixo indicada. Caso o utilizador necessite de permissão para poder fazer um uso do trabalho em condições não previstas no licenciamento indicado, deverá contactar o autor, através do RepositóriUM da Universidade do Minho. iii AGRADECIMENTOS Especialmente aos meus pais, pelo apoio incondicional ao longo de toda a minha vida. À Marcelle, por ter estado sempre ao meu lado. Aos meus orientadores, pelo valioso auxílio e disponibilidade. A todos os amigos e professores que me ajudaram durante esta jornada. iv DECLARAÇÃO DE INTEGRIDADE Declaro ter atuado com integridade na elaboração do presente trabalho académico e confirmo que não recorri à prática de plágio nem a qualquer forma de utilização indevida ou falsificação de informações ou resultados em nenhuma das etapas conducente à sua elaboração. Mais declaro que conheço e que respeitei o Código de Conduta Ética da Universidade do Minho. v Palavras-chave: Autoconstrução; Comunidade; Evolução; Fabrico Digital; Paramétrico. Resumo Este trabalho de projeto estuda o sistema construtivo WikiHouse e a sua aplicação prática no contexto da autoconstrução pelo usuário final, mesmo que não tenha conhecimentos prévios em arquitetura e construção. O projeto resultante não tem implantação, podendo ser construído em qualquer terreno plano bem dimensionado. A investigação base do trabalho é focada nos diversos sistemas personalizáveis em arquitetura, naqueles que recorrem à fabricação digital, customização em massa, ou com ênfase na autoconstrução. Atenção especial foi dada à obra do grupo ELEMENTAL em Constitución e Iquique, no Chile, e ao bairro projetado pelo grupo WikiHouseNL , em Almere, Países Baixos. Além do projeto arquitetónico, foram desenvolvidas ferramentas auxiliares à sua elaboração, visando a familiarização com as tecnologias de design paramétrico e de fabrico digital. O objetivo final deste trabalho visa perceber de que modo é que esta ferramenta operativa se pode articular com o modus operandi da disciplina da arquitetura no âmbito da autoconstrução. vi Abstract Keywords: Comunity; Digital Fabrication; Evolution; Parametric; Self Building. This project thesis studies the WikiHouse construction system and its possible practical application, directly made by the end user, even if they don’t have prior experience in architecture or contruction. The resulting project has no location, and can be constructed anywhere flat and well dimensioned. The base investigation of this work is focused on the multiple personalization systems in architecture, specifically the ones on digital fabrication, mass customization, ou with emphasis on self building. Special attention was given to the works of the group ELEMENTAL in Constitución and Iquique, Chile, and to the neighborhood designed by the WikiHouseNL group, in Almere, Netherlands. Besides the architectural project, auxiliary tools to its design process were developed, aiming to familiarize with the tecnologies of parametric design and digital fabrication. The main objective of this work is to understand how this operative tool can be articulated with the current modus operandi of the architectural field in regards to selfbuilding. vii Índice Resumo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .v Abstract . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . vi Índice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . vii Lista de Figuras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . viii Lista de Siglas e Acrónimos . . . . . . . . . . . . . . . . . . xi Introdução . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 Temas e Objetivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 Metodologia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Estrutura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 1. Enquadramento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 1.1. Linha do Tempo . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 1.2. Sistemas Personalizáveis . . . . . . . . . . . . . . 31 1.3. ELEMENTAL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 1.4. WikiHouse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 1.4.1. A iniciativa . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 1.4.2. Sistemas . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 1.4.3. De Stripmaker . . . . . . . . . . . . . . . 51 2. Viabilização . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 2.1. Configurador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 2.2. Estrutura e Materialidade . . . . . . . . . . . . . . 67 2.3. Produção e Transporte . . . . . . . . . . . . . . . 77 3. Projeto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 3.1. Um Projeto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 3.2. Uma Experiência Prática . . . . . . . . . . . . . 119 Considerações Finais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127 Referências . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131 Anexos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135 Fig. 1.1.1 - Linha do Tempo. Por Rodrigo Chiesse. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 Fig. 1.2.1 - Painel de trabalho realizado em Rhino 3D e Grasshopper. Por Rodrigo Chiesse e Marcelle Rigon. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31 Fig. 1.2.2 - Maquete de trabalho realizado em Rhino 3D e Grasshopper. Por Rodrigo Chiesse e Marcelle Rigon. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31 Fig. 1.2.3 - Opções projetuais da FlatWriter. (Friedman, 1971, p.100) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 Fig. 1.2.4 - Geração de uma forma usando SG1. (Stiny & Gips, 1972, p.129) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 Fig. 1.2.4 - TEDTalk de Alastair Parvin. Em https://www.youtube.com/watch?v=Mlt6kaNjoeI (Acessado em 03 de Setembro de 2024) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 Fig. 1.2.5 - Quinta da Malagueira. Em https://www.archdaily.com.br/br/01-49523/classicos-da-arquitetura-quinta-da-malagueira-alvaro-siza (Acesso em 29 de Agosto de 2024) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 Fig. 1.2.6 - Análise da Quinta da Malagueira por José P. Duarte. (Duarte, 2005, p.351) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 Fig. 1.2.7 - Capa do livro ‘Variations’. Em https://www.amazon.com/Variations-Systematic-Supports-N-Habraken/dp/0262580322 (Acesso em 02 de Outubro de 2024) ........................................................ 34 Fig. 1.2.8 - Capa do livro ‘A Pattern Language’. Em https://www.gsd.harvard.edu/2019/04/a-pattern-language-a-users-guide-to-the-seminal-if-much-maligned-architectural-handbook/ (Acesso em 02 de Outubro de 2024) ........................................................ 34 Fig. 1.2.9 - Capa do livro ‘Housing’. Em https://arquitecturaviva.com/libros/housing (Acesso em 02 de Outubro de 2024) ........................................................ 34 Fig. 1.2.10 - Parte da gramática da Quinta da Malagueira. (Duarte, 2005, p.350) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 Fig. 1.2.11 - Processo de geração das peças de montagem de uma habitação. (Sass, 2005, p.390-391) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 Fig. 1.2.12 - Ilustração do processo de fabricação e montagem de uma instant house. Em https://ddf.mit.edu/news/2014/project-summary (Acesso em 27 de Setembro de 2024) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 Fig. 1.2.13 - Modelos de uma instant house em três representações distintas. Em https://ddf.mit.edu/news/2014/project-summary (Acesso em 27 de Setembro de 2024) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 Fig. 1.2.14 - Foto da instant house em exposição. Em https://ddf.mit.edu/news/2014/project-summary (Acesso em 27 de Setembro de 2024) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 Fig. 1.2.15 - Conjunto dos designs obtidos por Kwiecinski e Duarte. (Kwiecinski & Duarte, 2019, p.362) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 Fig. 1.2.16 - Visualização da estrutura do Block West em computador. (Claypool et al, 2020, p.642) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 Fig. 1.2.17 - Robôs montando um bloco desenvolvido pela AUAR. (Claypool et al, 2020, p.642) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 Fig. 1.2.18 - Esquema de montagem do Block West. (Claypool et al, 2020, p.641) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 Fig. 1.2.19 - Esquema de montagem de um Block Type A. (Claypool et al, 2020, p.640) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 Fig. 1.2.20 - Foto do Block West. (Claypool et al, 2020, p.638) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 Fig. 1.3.1 - Plano urbanístico de Villa Verde. Em https://www.archdaily.com/447381/villa-verde-housing-elemental (Acesso em 24 de Abril de 2024).......................................................... 38 Fig. 1.3.2 - Foto de Alejandro Aravena. Em https://www.pritzkerprize.com/laureates/ale-jan-dro-ara-ve-na#laureate-page-1286 (Acesso em 25 de Abril de 2024).......................................................... 39 Fig. 1.3.3 - Casas em Villa Verde. Em https://www.archdaily.com/447381/villa-verde-housing-elemental (Acesso em 24 de Abril de 2024).......................................................... 39 Fig. 1.3.4 - Casas em Quinta Monroy. Em https://www.archdaily.com/10775/quinta-monroy-elemental (Acesso em 24 de Abril de 2024).......................................................... 40 Fig. 1.3.5 e 1.3.6 - Bairro da Bouça. Em https://espacodearquitetura.com/projetos/bairro-da-bouca/ (Acesso em 24 de Abril de 2024).......................................................... 40 Fig. 1.3.7 e 1.3.8 - Quinta Monroy. Em https://www.archdaily.com/10775/quinta-monroy-elemental (Acesso em 24 de Abril de 2024).......................................................... 40 Fig. 1.3.9 e 1.3.10 - Villa Verde. Em https://www.archdaily.com/450958/elemental-s-half-finished-housing-typology-a-success-in-all-circumstances (Acesso em 24 de Abril de 2024) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .....................................41 Fig. 1.4.1 - Esquema WikiHouse. Em https://wikihousenl.cc/algemeen/ (Acesso em 05 de Agosto de 2024) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 Fig. 1.4.2 - Logo WikiHouse. Em https://www.wikihouse.cc/media (Acesso em 05 de Agosto de 2024) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 Fig. 1.4.3 - Interior de uma estrutura WikiHouse, em corte. Em www.wikihouse.cc/product/ (Acesso em 05 de Agosto de 2024) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 Fig. 1.4.4 - Estrutura utilizando o sistema WikiHouse Wren. Em https://www.wikihouse.cc/featured-projects/the-shelter (Acesso em 05 de Agosto de 2024) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 Fig. 1.4.5 - Cotteridge Community Café. https://www.wikihouse.cc/featured-projects/cotteridge-park-community-cafe (Acesso em 06 de Agosto de 2024) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 Fig. 1.4.6 - Exemplo de habitação elaborada a partir do sistema Swift da WikiHouseNL. https://wikihousenl.cc/ (Acesso em 07 de Agosto de 2024)......................................................... 46 Fig. 1.4.7 - Estrutura da Pionierswoning . https://github.com/VincentMuller/Pionierswoning-WikiHouse/blob/master/WHALM-Pio_v2_Instructions.pdf (Acesso em 07 de Agosto de 2024)......................................................... 46 Fig. 1.4.8 - Bloco de parede do sistema Skylark da WikiHouse. https://www.wikihouse.cc/ (Acesso em 12 de Setembro de 2024) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47 Fig. 1.4.9 - Tabela das recomendações de uso das estruturas WikiHouse. https://www.wikihouse.cc/product (Acesso em 12 de Agosto de 2024). Adaptado por Rodrigo Chiesse. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 viii Lista de Figuras Fig. 1.4.10 - Blocos Skylark simples (esquerda) e detalhados (direita). https://www.wikihouse.cc/design/wikihouse-blocks#design-kits (Acesso em 13 de Agosto de 2024)......................................................... 49 Fig. 1.4.11 - Design kit dos Blocos Skylark para SketchUp. https://www.wikihouse.cc/design/wikihouse-blocks#design-kits (Acesso em 13 de Agosto de 2024)......................................................... 49 Fig. 1.4.12 - Colagem de fotos do processo de construção de De Stripmaker. https://wikihousenl.cc/portfolio-item/destripmaker-2/ (Acesso em 14 de Agosto de 2024)......................................................... 50 Fig. 1.4.13 - Colagem de fotos de esquinas de coberturas das casas de De Stripmaker. https://wikihousenl.cc/portfolio-item/destripmaker-2/ (Acesso em 14 de Agosto de 2024)..........................................................51 Fig. 1.4.14 - Processo de design do projeto de De Stripmaker. https://wikihousenl.cc/portfolio-item/destripmaker/ (Acesso em 14 de Agosto de 2024)......................................................... 52 Fig. 1.4.15 - Colagem de fotos do processo de construção de De Stripmaker. https://wikihousenl.cc/portfolio-item/destripmaker-2/ (Acesso em 14 de Agosto de 2024)......................................................... 53 Fig. 2.1.1 - Esquema de elaboração de uma estrutura pelo método proposto. Por Rodrigo Chiesse. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 Fig. 2.1.2 - Interface do Grasshopper. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ........................... 57 Fig. 2.1.3 - Algoritmo do 1º configurador em Grasshopper. Por Rodrigo Chiesse. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 Fig. 2.1.4 - Ferramentas de controlo do 1ºconfigurador para geração da forma. Por Rodrigo Chiesse. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 Fig. 2.1.5 - Parâmetros extras do 1ºconfigurador. Por Rodrigo Chiesse. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 Fig. 2.1.6 - Configuração do ponto de origem do 1º configurador. Por Rodrigo Chiesse. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 Fig. 2.1.7 - 1ª variação de forma feita com o 1º configurador. Por Rodrigo Chiesse. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 Fig. 2.1.8 - 2ª variação de forma feita com o 1º configurador. Por Rodrigo Chiesse. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 Fig. 2.1.9 - 3ª variação de forma feita com o 1º configurador. Por Rodrigo Chiesse. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 Fig. 2.1.10 - 4ª variação de forma feita com o 1º configurador. Por Rodrigo Chiesse. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .61 Fig. 2.1.11 - 5ª variação de forma feita com o 1º configurador. Por Rodrigo Chiesse. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .61 Fig. 2.1.12 - 6ª variação de forma feita com o 1º configurador. Por Rodrigo Chiesse. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .61 Fig. 2.1.13 - Exemplo de planos de inserção de blocos gerados pelo 2º configurador. Por Rodrigo Chiesse. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 Fig. 2.1.14 - Algoritmo do 2º configurador em Grasshopper. Por Rodrigo Chiesse. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 Fig. 2.1.15 - Configurador WikiHouse online exposto em livestream. https://www.youtube.com/watch?v=PKhvQ3qVieU (Acesso em 18 de Setembro de 2024) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 Fig. 2.1.16 - Esquema de variações da forma. Por Rodrigo Chiesse. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 Fig. 2.2.1 - Representação de chassis Wikihouse. https://github.com/wikihouseproject/Skylark (Acesso em 12 de Agosto de 2024)......................................................... 66 Fig. 2.2.2 - Chassis Wikihouse com blocos detalhados no Rhino 3D. https://www.wikihouse.cc/engineering/single-storey-house (Acesso em 12 de Agosto de 2024)......................................................... 67 Fig. 2.2.3 - Conjunto de fotos de OSB. https://en.wikipedia.org/wiki/Oriented_strand_board (Acesso em 27 de Setembro de 2024) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 Fig. 2.2.4 - Foto de Contraplacado. https://en.wikipedia.org/wiki/Plywood (Acesso em 27 de Setembro de 2024) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 Fig. 2.2.5 - Lã mineral em microscópio. https://en.wikipedia.org/wiki/Mineral_wool (Acesso em 27 de Setembro de 2024) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 Fig. 2.2.6 - Lã mineral comprimida por dedos. https://en.wikipedia.org/wiki/Mineral_wool (Acesso em 27 de Setembro de 2024) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 Fig. 2.2.7 - Axonometria explodida de uma WikiHouse, mostrando os materiais interiores e exteriores. https://www.wikihouse.cc/design/what-is-wikihouse (Acesso em 12 de Agosto de 2024)......................................................... 70 Fig. 2.2.8 - Ensoleiramento geral. https://es.wikipedia.org/wiki/Losa_de_cimentación (Acesso em 03 de Outubro de 2024) .........................................................71 Fig. 2.2.9 - Sapatas contínuas. https://en.wikipedia.org/wiki/Concrete_slab (Acesso em 03 de Outubro de 2024) .........................................................71 Fig. 2.2.10 - Estaca helicoidal. https://www.terrasmart.com/products/ground-mount/foundation/screw/ (Acesso em 03 de Outubro de 2024) .........................................................72 Fig. 2.2.11 - Estaca helicoidal sendo instalada. https://stopdigging.co.uk/groundscrews/ground-screw-installation/ (Acesso em 03 de Outubro de 2024) .........................................................72 Fig. 2.2.12 - Blocos ICF aguardando betonagem. https://en.permawiki.org/wiki/File:Insulated_concrete_form.jpg (Acesso em 03 de Outubro de 2024) .........................................................72 Fig. 2.2.13 - Esquisso de estrutura. Por Rodrigo Chiesse. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .72 Fig. 2.2.14 - Esquissos analisando diferentes coberturas. Por Rodrigo Chiesse. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ............ 73 Fig. 2.2.15 - Treliças instaladas. https://www.acj-group.co.uk/standard-roof-truss/ (Acesso em 03 de Outubro de 2024) ........................................................ 73 Fig. 2.2.16 - Treliças movidas por empilhadeira. https://www.acj-group.co.uk/standard-roof-truss/ (Acesso em 03 de Outubro de 2024) ........................................................ 73 Fig. 2.2.17 - Esquissos analisando diferentes coberturas. Por Rodrigo Chiesse. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 Fig. 2.2.18 - Open reWall. (Brandão, 2022) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .75 Fig. 2.3.1 - Esquema comparando manufatura centralizada e descentralizada. https://www.wikihouse.cc/guides/manufacturing (Acesso em 12 de Agosto de 2024)..........................................................76 Fig. 2.3.3 - Esquema etapas do processo de fabrico de uma WikiHouse. https://www.wikihouse.cc/guides/manufacturing (Acesso em 12 de Agosto de 2024)......................................................... 79 Fig. 2.3.4 - Esquema etapas do processo de design, fabrico e envio de uma WikiHouse. Por Rodrigo Chiesse. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 Fig. 3.1.1 - Isometria explodida do projeto. Por Rodrigo Chiesse. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 Fig. 3.1.2 - Esquema de isometria explodida. Por Rodrigo Chiesse. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 ix [1]- LEGO ® é uma empresa dinamarquesa famosa pelos brinquedos feitos de blocos plásticos de encaixe. [2]-CNC é o processo, ou a própria máquina, de corte automatizado e gerido por meios computadorizados. 16 presumption. And I think it’s wrong, actually. (Parvin, 2013, TED) O trabalho de Alejandro Aravena, realizado com o grupo ELEMENTAL , serve de inspiração para a construção acessível, especificamente o trabalho realizado em torno da habitação social no Chile. A ideia é simples: utilizar o mínimo de recursos possível para fazer um bom lugar para viver, mas deixando espaço para o desenvolvimento futuro da habitação, com as necessidades construtivas mínimas garantidas. Essa filosofia, então, foi nomeada de “ Half a Good House ” (Metade de uma Boa Casa). Estes projetos só se tornaram viáveis e possíveis graças à participação dos habitantes (Aravena, 2014), segundo suas próprias palavras. De facto, esta filosofia parece complementar-se com o projeto intitulado WikiHouse . Trata-se de um esforço colaborativo para habitações modulares, com a missão de ser aberto a todos, livre de encargos. Os blocos produzidos funcionam como uma espécie de “LEGO” [1] para construção de habitações, mas utilizando placas de madeira cortadas por CNC[2]. Assim, este trabalho também tem em conta esta mesma essência e anseio da arquitetura: proporcionar aos habitantes as qualidades individuais que garantem o sentimento de pertença em relação ao lugar onde vivem, a reciprocar, figurativamente, como as casas lhes pertencem. Pretende ser um projeto flexível o suficiente para moldar-se ao gosto de quem o habita, dando as ferramentas necessárias para um processo inclusivo de design e construção, desde a conceção inicial, às posteriores alterações ou ampliações. O homem evolui transformando-se gradualmente. O mesmo acontece com a sua casa. [...] Isto porque a casa acaba por ser uma extensão de si próprio . (Rodrigues, 2008, p.83) A associação dos diversos contextos da problemática culminou neste trabalho de projeto que propõe uma resolução voltada para a (Auto)construção evolutiva por processo de design e fabrico digital. Logo, visa explorar as capacidades atuais dos sistemas construtivos de FabLabs, mais especificamente voltados para a customização em massa de casas, e procura seguir uma lógica de gramáticas da forma para tal efeito. 17 Com a exploração das pesquisas desenvolvidas na área, busca-se encontrar informações que possibilitariam incorporar as lógicas participativas e incrementais dos projetos do grupo Elemental e da WikiHouse na tradução do processo de elaboração de gramáticas da forma para as soluções construtivas físicas. Este trabalho não tem, no entanto, o propósito de criar um sistema robusto e específico para a geração e documentação de projetos arquitetónicos, mas sim de ensaiar algumas das possibilidades que tais sistemas garantiriam, sendo mais voltada para a exploração dos processos de fabricação digital, iteração de design usando os sistemas construtivos e filosofia de projeto. 18 Este trabalho foi desenvolvido em três fases, com o fim de garantir uma abordagem estruturada, para assegurar que a pesquisa teórica e a experimentação prática se complementassem de modo eficaz, culminando na produção de um conjunto de imagens e variações projetuais, que simulam uma hipótese de projeto. Assim, a primeira fase do trabalho resulta na pesquisa teórica que serviu como base conceitual para todo o desenvolvimento do projeto. Foram consultados livros, artigos científicos, projetos de referência e materiais disponíveis online, como bases de dados e repositórios digitais especializados. A consulta a diferentes fontes permitiu uma visão crítica e multidisciplinar, crucial para o desenvolvimento das fases subsequentes do trabalho. A segunda fase envolveu a realização de experimentos e atividades práticas que permitiram o aprofundamento no sistema em estudo. Esta etapa foi essencial para a familiarização com as ferramentas e métodos que seriam aplicados na fase seguinte. O foco, aqui, foi dado à compreensão dos parâmetros técnicos e das limitações do sistema, com o objetivo de garantir que as soluções finais fossem viáveis e otimizadas para o contexto específico em causa. A fase final do trabalho contribui para a elaboração de um conjunto de imagens e variações projetuais, resultado da aplicação prática dos conhecimentos adquiridos nas fases anteriores. Esta etapa envolveu a criação de representações visuais que ilustram a solução proposta, e a exploração de suas variações, levando em consideração diferentes cenários e aplicações possíveis. Ademais, foi preparada uma experiência prática colaborativa, com o intuido de, empiricamente, fundamentar as suposições iniciais da facilidade de montagem de uma estrutura baseada no sistema em causa. Metodologia 19 O corpo deste trabalho está organizado em três capítulos: 1. Enquadramento - clarifica o panorama geral do tema em causa, diz respeito a ferramentas, pesquisas, projetos, construções e entidades nos diversos setores relacionados, com ênfase especial na obra do grupo ELEMENTAL e do projeto WikiHouse. Está subdividido em quatro capítulos: Linha do Tempo - Ordena os objetos de estudo do trabalho cronologicamente em uma reta, de forma breve e objetiva; Sistemas Personalizáveis - Diz respeito a todas as investigações e publicações analisadas referentes aos avanços tecnológicos e filosóficos acerca da digitalização e customização das habitações; ELEMENTAL - Analisa alguns dos trabalhos realizados pelo grupo, assim como a teoria em que se baseia; WikiHouse - Analisa vários aspectos do trabalho em questão, subdividido ainda em três partes: A iniciativa - explica o que é e qual é a missão; Sistemas - diz respeito às diversas versões de blocos construtivos; e De Stripmaker, discorre sobre um projeto concluído pela variante holandesa da iniciativa. 2. Viabilização - Expõe os trabalhos realizados para familiarização com o sistema e ferramentas, e para progredir com o conhecimento e entendimento do tema. Está subdividido em três subcapítulos: Configurador - expõe, explica e mostra como são utilizados os algoritmos desenvolvidos para pré-visualização e elaboração automática da estrutura WikiHouse por meio da aplicação Rhinoceros 3D e plugin Grasshopper, da McNeel; Estrutura e Materialidade - mostra o funcionamento estrutural do modelo construtivo, assim como os materiais necessários e possíveis para a realização de um projeto; Produção e Transporte - expõe os métodos e modelos para produzir e transportar os módulos construtivos de maneira eficaz. 3. Projeto - Demonstra como a pesquisa pode ser utilizada de forma consolidada. Está dividido em dois momentos: Um Projeto - Expõe uma possibilidade projetual; Uma Experiência Prática - Relata os acontecimentos e aprendizagem do workshop. Estrutura 21 1.Enquadramento 1.1. Linha do Tempo 1.2. Sistemas Personalizáveis 1.3. ELEMENTAL 1.4. WikiHouse 1.4.1. A iniciativa 1.4.2. Sistemas 1.4.3. De Stripmaker 1951 Linha do Tempo 23 1.1. Linha do Tempo A linha temporal é crucial para facilitar a compreensão do tema porque mapeia a evolução das ideias, ferramentas e projetos que fundamentam o conceito de autoconstrução evolutiva. Assim, destaca momentos-chave no desenvolvimento de tecnologias digitais de design e fabricação, a sua relação com os pensamentos académicos, e mostra como esses avanços influenciaram projetos arquitetónicos e processos construtivos. Além disso, a cronologia revela como a participação dos usuários no design das suas próprias habitações se tornou mais viável e acessível ao longo do tempo, culminando em iniciativas contemporâneas de cocriação e personalização em massa. 24 1951 1972 RGEU Portugal The Flatwriter Yona Friedman Housing as a Verb John F. C. Turner Quinta da Malagueira Álvaro Siza AutoCAD Autodesk Rhinoceros 3D McNeel ELEMENTAL Alejandro Aravena et al. Shape Grammars George Stiny & James Gips Variations: the Systematic Design of Supports N. J. Habraken A Pattern Language George Stiny & James Gips Housing: nuevas alternativas, nuevos sistemas Manuel Gausa SketchUp @LastSoftware Google (2006) Trimble (2012) Customizing Mass Housing José P. Duarte Housing as a Verb 1976 1977 1994 2000 2001 20011971 1972 1977 1982 1998 25 26 Figura 1.1.1 - Linha do Tempo Quinta Monroy ELEMENTAL Instant House Lawrence Sass & Marcel Botha Grasshopper McNeel Villa Verde ELEMENTAL WikiHouseNL Vincent Muller et al Customers Perspective on Mass-Customization of Houses Krystian Kwiecinski & José P. Duarte Skylark WikiHouse Wood Frame Grammar Lawrence Sass Lei das Acessibilidades Portugal Digitally Fabricated House for New Orleans Lawrence Sass WikiHouse Alastair Parvin et al De Stripmaker WikiHouseNL Block West AUAR 2005 2006 2008 2011 2019 2020 2003 2006 2007 2010 2013 2019 2022 27 28 Fig. 1.2.15 - Conjunto dos designs obtidos por Kwiecinski e Duarte. Fig. 1.2.17 - Robôs montando um bloco desenvolvido pela AUAR. Fig. 1.2.16 - Visualização da estrutura do Block West em computador. 36 cated House for New Orleans” , parte de uma exibição chamada “Home Delivery: Fabricating the Modern Dwelling” (Bergdoll et al., 2008). Esta estrutura foi pensada como uma possível resposta para a condição das famílias deslocadas pelo furacão Katrina que após um ano ainda se encontravam em abrigo temporário em trailers da FEMA. Baseado nas casas shotgun , estilo icônico de arquitetura feita por afro-americanos em Nova Orleans, dava ênfase específico ao local do problema a solucionar (Sass, 2014). Os princípios de participação para a elaboração da ferramenta de customização deste trabalho também se baseiam nas informações encontradas por Krystian Kwiecinski e José P. Duarte no artigo “Customers Perspective on Mass-customization of Houses” . Por meio de testes seguidos de inquéritos de satisfação, com utilizadores sem qualificações no assunto (não arquitetos), nos EUA e na Polónia, concluíram que as pessoas acreditam que ferramentas de customização em arquitetura facilitariam a busca por soluções de design de habitação, tratando-se de uma mais valia no processo de adquirir uma habitação (embora desconsiderem a importância do papel do arquiteto), e que há demanda para este tipo de ferramenta voltada para os consumidores finais em arquitetura habitacional. A maioria dos participantes declarou que prefeririam utilizar um configurador para o design da habitação, em contrapartida às outras possibilidades, incluindo contratar um arquiteto, e que o recurso mais importante seria o de customizar a disposição dos cómodos (layout) . Assume-se, pelas observações de Kwiecinski e Duarte, além dos projetos de ELEMENTAL , que as pessoas que efetivamente participam nas decisões de design e construção da própria habitação tem mais apreço e satisfação pelo espaço, e por terem ajudado outras pessoas ao redor com a mesma situação, criam uma comunidade. Se, aliado a isso, for pensado o contexto urbanístico de forma harmoniosa, existe a possibilidade de criar um método mais sustentável e justo de habitação. É possível também atestar que os programas governamentais e participação populacional na concessão dos projetos faz com que o resultado seja mais agradável para todas as partes envolvidas, embora o processo para lá chegar seja árduo e complicado (Aravena, 2014; Greenspan & Mars, 2016; Norman Foster Foundation, 2021). Poderia ser benéfico trazer algumas propostas de Fig. 1.2.18 - Esquema de montagem do Block West. Fig. 1.2.20 - Foto do Block West. Fig. 1.2.19 - Esquema de montagem de um Block Type A. 37 subsídio de construção para Portugal, assim como criar métodos próprios para baixar o valor das novas construções, fomentando o crescimento da oferta habitacional e criando condições favoráveis para todos os residentes, independentemente de classe social. Alguns dos mesmos princípios de abordagem da arquitetura “customizável” podem ser encontrados no projeto ‘AUAR’ ( Automated Architecture ). Abordam a descentralização do processo produtivo das habitações e a utilização de dinâmicas automatizadas. Desenvolveram o sistema “Block Type A” para permitir a construção de edifícios variados a partir de apenas um bloco construtivo, montado de maneiras e em posições diferentes. Nos artigos publicados pelo grupo (Claypool et al, 2020; Claypool et al, 2021; McAndrew et al, 2021) é possível acompanhar parte do processo dos trabalhos desenvolvidos. O sistema promove a participação de todo o tipo de pessoas, treinadas ou não, em conjunto com a tecnologia - robótica, aplicações, VR/AR - na construção. Ter um bloco singular significa planejar para permitir que sejam usados de maneira flexível para pisos, paredes e coberturas, de forma desmontável e reconfigurável. Projetos como o “Block West” e “House Block” demonstram como essa abordagem pode interagir com a comunidade, não só na construção de habitações, mas também no aspecto social e económico. Fig. 1.3.1 - Plano urbanístico de Villa Verde. 38 Fig. 1.3.2 - Foto de Alejandro Aravena. Fig. 1.3.3 - Casas em Villa Verde. 39 ELEMENTAL , um coletivo de arquitetos liderado por Alejandro Aravena, surgiu da improvável parceria do arquiteto com uma universidade ( Pontifica Universidad Católica de Chile ) e uma empresa de energia (Copec), para tentar solucionar problemas habitacionais no Chile. Segundo Aravena, a ideia surgiu do seu contato com um colega engenheiro, que lhe proporcionou uma outra visão em relação a como provar que seu design funcionava – construindo pelo menos 100 unidades de habitação nas mesmas condições dos concorrentes (Norman Foster Foundation, 2014). Assim, os arquitetos providenciariam os planos para construção, e a empresa de energia entraria com o capital inicial necessário para construção. A missão do escritório é clara, criar as condições necessárias para que as pessoas possam viver bem nas cidades, partindo do princípio alertado por Aravena de que ao redor do mundo é preciso criar o equivalente a uma cidade para um milhão de pessoas a cada semana com cerca de dez mil dólares por família durante 15 anos. Para isso, recorreram ao conceito de arquitetura incremental, originalmente desenvolvido por F. C. Turner, em um artigo intitulado “Housing as a Verb” (Turner & Fichter, 1972), assim como no programa de mestrado do MIT por ele lecionado, ‘Urban Settlement Design in Developing Countries’ . O projeto de Villa Verde tornou-se icónico, e é usado por Aravena diversas vezes para explicar a razão de ter deixado um vão, ou em outras palavras, ter construído apenas meia casa. Se o mínimo de espaço que uma família precisa para conseguir viver confortavelmente é 80 m², mas só há dinheiro para 40 m², o mais lógico não é fazer uma casa menor, e sim metade de uma boa casa. (Aravena, 2014) 1.3. ELEMENTAL Fig. 1.3.4 - Casas em Quinta Monroy. Fig. 1.3.5 e 1.3.6 - Bairro da Bouça. Fig. 1.3.7 - Quinta Monroy recém construída. Fig. 1.3.8 - Quinta Monroy após anos habitada. 40 ELEMENTAL tem o foco não apenas na construção das casas, mas também em todo o contexto urbanístico acerca do projeto. Em alguns casos, fazem intervenções maiores do que os próprios bairros, como foi o caso da floresta proposta para a cidade de Constitución, Chile. Há necessidade de trabalhar com o contexto histórico, cultural e geográfico das intervenções arquitetónicas, pois essas construções, embora feitas com a proposta de baixo custo, têm de se adequar aos habitantes. De nada adiantaria fazer uma série de casas baratas onde ninguém quer morar, iria contra o propósito da intervenção. Embora seja o mais icônico, Villa Verde foi apenas um dos vários projetos de habitação social por ELEMENTAL . A Quinta Monroy é outro bom exemplo, principalmente por ter sido o primeiro a fazer uso do conceito de “meia boa casa”, com uma ênfase maior na exploração vertical do espaço em comparação com o projeto anterior. O objetivo dessa intervenção foi construir habitação para pouco menos de cem famílias que viviam em situação de pobreza, no mesmo local onde as famílias já se encontravam. O projeto lembra o realizado pelo arquiteto Álvaro Siza, sob o programa SAAL, para o Bairro da Bouça, no Porto, tanto pela lógica vertical quanto pela própria aparência, no entanto, difere no sentido em que ELEMENTAL incorpora o princípio de arquitetura incremental. A oportunidade de possuir um imóvel é um fator marcante e economicamente relevante para qualquer família. Traz estabilidade, conforto e segurança, além de ser uma forma de gerar riqueza. Significa também uma perspectiva de mudança de vida para essas famílias, pois se trata de um bem que tende a valorizar, e o esforço monetário para expansão pode ser diluído através do tempo. A forma como o programa chileno funcionava implicava na participação de apenas 300 dólares da família beneficiada, com subsídio de 7200 dólares do Governo, totalizando 7500 dólares. Aravena conta que, quando o local de um dos primeiros projetos foi visitado cerca de 15 anos depois de concluído, o que se notou foi uma valorização de aproximadamente 10 vezes face ao custo de construção, mas ao considerar o valor pago pela família (300 dólares) em relação ao oferecido (70 mil dólares), trata-se de uma valorização de mais de 200 vezes (Norman Foster Foundation, 2014). Fig. 1.3.9 e 1.3.10 - Villa Verde. 41 Porque uma das missões de ELEMENTAL é a democratização da habitação social, alguns de seus projetos foram divulgados gratuitamente, tornando-os conhecimento público. Com isso, é possível iterar sobre projetos já testados na prática, seja para melhorar pormenores, avançar com inovações tecnológicas ou alterar a identidade gráfica. O empenho e dedicação do grupo no avanço das habitações sociais é marcante no universo da arquitetura. Os projetos têm capacidade de serem (re)construídos atualmente, mesmo aqueles projetados há mais de uma década, com relatos de sua qualidade e impacto positivos nas comunidades em que foram inseridas. Com base no que foi analisado, e extrapolando para as comparações daquilo que já foi feito em Portugal, pode-se supor que seria possível trazer grande parte do conceito e trabalho para o contexto da habitação portuguesa, embora com consciência de que os regulamentos, requerimentos e clima são completamente diferentes do Chile. Fig. 1.4.1 - Esquema WikiHouse. 42 Fig. 1.4.2 - Logo WikiHouse. 43 Dado o contexto do trabalho, e do que foi dito previamente, cabe ainda fazer uma introdução formal do sistema construtivo que servirá de base para a elaboração do projeto arquitetónico aqui contido. Pelo sentimento de proximidade com o Domínio Público e ‘opensourceness’ , o melhor é deixar as próprias palavras encontradas na plataforma do Projeto WikiHouse descreverem o que é o sistema: WikiHouse is a modular, zero-carbon building system that aims to make it simple for anyone to design, manufacture and assemble beautiful, high-performance homes and buildings, even if they do not have traditional construction skills. Think Lego, but for real buildings. It is no secret that if we are to meet the social, economic and environmental challenges of the 21st century, we need to transform the way we build. The legacy methods that are still widely used today, such as brick and concrete, are notoriously slow, wasteful, labour-intensive and carbon-intensive. Digital manufacturing, combined with the increasing use of bio-based materials such as timber are increasingly bringing about that change. WikiHouse is part of that transformation, but it is also different, in three key ways. Easy to build WikiHouse blocks can be fitted together quickly and precisely, allowing the main structure to be assembled on-site in hours, by almost anyone. This makes it popular with self-builders and small businesses who want to adopt faster, better, more sustainable ways of building. Distributed manufacturing Unlike many other manufactured building systems, WikiHouse does not require a multi-million pound factory setup. WikiHouse blocks can be digitally-fabricated using relatively low-cost CNC machines. This 1.4. WikiHouse 1.4.1. A iniciativa Fig. 1.4.3 - Interior de uma estrutura WikiHouse, em corte. Disponível em https://www.wikihouse.cc/media (Consultado a 17 de Setembro de 2024) 44 means it can be manufactured by a distributed network of small, local businesses, anywhere. Open source WikiHouse is completely open source. That means anyone can take the files and freely use them, or improve them. WikiHouse is supported by a global community of designers and engineers, continuously testing and improving the system. By everyone, for everyone. [...] The WikiHouse project was first started in 2011 by a team at Architecture 00, led by Alastair Parvin and Nick Ierodiaconou, working in collaboration with Momentum Engineering and Espians. [...] What began as an experiment has slowly evolved from an idea to a reality. In 2014, with the first houses and buildings now built, the founders decided it was time to create a non-profit organisation, WikiHouse Foundation (now Open Systems Lab) to accelerate development, and to act as custodian of the public goods at the core of the project. Fig. 1.4.4 - Estrutura utilizando o sistema WikiHouse Wren. Fig. 1.4.5 - Cotteridge Community Café. [1]-https://community.wikihouse.cc/t/ older-wikihouse-versions/29 [2]-https://github.com/wikihouseproject/ Wren [3]-https://www.youtube.com/watch?v=nfTkW87vmUQ [4]-https://www.wikihouse.cc/featured-projects/cotteridge-park-community-cafe 45 Para este trabalho é necessário conhecer bem o sistema construtivo, inclusive as suas diversas versões. O se estudo permite inferir as decisões projetuais do design das peças, para garantir que erros passados não ressurjam, e também para compreender a filosofia do projeto e estrutura das conexões. O sistema construtivo mais recente utilizado pela WikiHouse é designado de Skylark . No entanto, existem outros anteriores e concomitantes a ele.[1] Os principais são: Wren O sistema Wren foi o original, de 2011, e recebeu suporte até 2016 (com a versão 4.3). Embora tenha sido obsoletada, ainda é possível encontrar o projeto na plataforma GitHub .[2] A sua linguagem e regras foram elaboradas no Reino Unido para o contexto europeu. A linguagem estrutural foi desenvolvida no Grasshopper , plugin paramétrico para a aplicação Rhinoceros 3D . A construção consiste de um esqueleto de elementos finos e estreitos de recortes de paineis de madeira, depois travados com paineis inteiros, por cima de um deck de barrotes de madeira sobre fundação de sapatas de concreto. Embora construtivamente bastante diferente do método atual, ainda é possível notar que os princípios generativos e fundamentais do projeto permaneceram os mesmos, focados na facilidade de acesso e montagem por um público amplo e diverso. Blackbird O sistema Blackbird foi uma espécie de intermediário entre o Wren e o atual Skylark . Não houve muitos projetos construídos com esse sistema, e também não há muita informação disponível acerca dele, no entanto, um dos exemplos acessíveis é o “Cotteridge Park Community Café” [3][4], onde é possível notar uma distanciação do método anterior, em favor de uma nova abordagem em blocos. 1.4.2. Sistemas Fig. 1.4.14 - Processo de design do projeto de De Stripmaker. 52 Fig. 1.4.15 - Colagem de fotos do processo de construção de De Stripmaker. 53 55 2.Viabilização 2.1. Configurador 2.2. Estrutura e Materialidade 2.3. Produção e Transporte G-Code € 999 12h30m Configurador 2 3 4 6 5 87 9 1 1 - O cliente pensa a casa 2 - O cliente utiliza o configurador para gerar a casa 3 - O design gerado é fabricado por CNC 4 - As peças são recebidas pelo cliente 5 - O cliente monta a casa 6 - Um profissional recebe as peças 7 - O profissional monta os blocos 8 - Os blocos são recebidos pelo cliente 9 - O profissional monta a casa Fig. 2.1.1 - Esquema de elaboração de uma estrutura pelo método proposto. Por RC. 56 Fig. 2.1.2 - Interface do Grasshopper. 57 Para auxiliar no processo de projeto de design das variações das WikiHouses, foram elaborados dois configuradores simples, por meio de algoritmos no plugin Grasshopper para Rhino 3D . O primeiro tem a função de rapidamente mostrar volumetria, tanto exterior como interior, do chassis . Para tal, recebe alguns parâmetros do usuário, relativos às dimensões interiores - altura, largura, comprimento - além do tipo de cobertura (e se a deseja mostrar) e os utiliza para definir exatamente as dimensões do chassis . O algoritmo também leva em conta que as paredes que recebem os blocos de cobertura de uma água possuem alturas diferentes. Os parâmetros de dimensão são controlados por meio de ‘sliders’ (controles deslizantes), que possuem limites mínimos e máximos de acordo com o permitido pelos blocos disponíveis e melhores práticas para uso do sistema WikiHouse . A escolha da cobertura é feita através de seleção em uma lista, em que as opções disponíveis são “Mono Pitched” (uma água), “Double Pitched” (duas águas), “Flat” (Plano) ou “No Roof” (sem cobertura; para permitir que sejam posteriormente empilhados). Depois, é possível definir se deseja mostrar ou esconder a cobertura por meio de um toggle (botão de alternar), onde “True” (verdadeiro) significa mostrar, e “False” (falso) significa esconder. Foram ainda parametrizados o ponto de origem para geração da forma, assim como a espessura dos blocos de pavimento e de parede, e a dimensão da grelha de modularização. Estes parâmetros não possuem sliders , toggles ou listas, devendo ser modificados diretamente no painel de texto, no entanto, a implementação de uma interface para tal é trivial. 2.1. Configurador Ferramentas de controlo das operações Define a matriz geométrica Gera a geometria das coberturas Resultado Final Gera as paredes e pavimentos Fig. 2.1.3 - Algoritmo do 1º configurador em Grasshopper. Por RC 58 Fig. 2.1.4 - Ferramentas de controlo do 1ºconfigurador para geração da forma. Por RC. Fig. 2.1.5 - Parâmetros extras do 1ºconfigurador. Por RC. Fig. 2.1.6 - Configuração do ponto de origem do 1º configurador. Por RC. 59 Para utilizar os configuradores é necessário compreender algumas informações. Os configuradores possuem 4 parâmetros de geração do módulo habitacional - height (altura), length (comprimento), width (largura), roof type (tipo de cobertura) - existe ainda um 5º parâmetro para ligar e desligar a visualização da cobertura (Fig. 2.1.4). Os parâmetros estão limitados pelo algoritmo às dimensões interiores permitidas pelo sistema - Entre 2100 e 3000 milímetros, em incrementos de 300 mm, para a altura; entre 600 e 32000 mm (embora não exista máximo teórico), em incrementos de 600 mm, para o comprimento; entre 1800 e 5400 mm, em incrementos de 600 mm, para a largura. O 4º parâmetro contém uma lista de opções para a cobertura - sem cobertura, plano, uma água de 10 graus, duas águas de 40º. O 5º parâmetro contém um botão binário (liga e desliga) cuja única função é mostrar ou esconder a cobertura escolhida. No primeiro configurador, é possível ainda customizar alguns parâmetros fora dos permitidos pelo sistema (Fig. 2.1.5). São eles: “Floor Block Height” (Altura dos Blocos de Chão); “Interior Grid Size” (Tamanho da Grelha Interior); e “Wall Block Thickness” (Espessura do Bloco de Parede). Para alterá-los só é preciso reescrever os valores encontrados nas caixas de texto amarelas. Foram colocados assim para tornar possível a alteração destes parâmetros, mas de modo sutil a não encorajar a mudança desnecessária. O Fluxo de trabalho proposto: 1 - Abrir o Rhino 3D e o Grasshopper 2 - No Grasshopper escolher as dimensões de cada módulo por meio dos sliders e gerá-los individualmente (no caso de múltiplos módulos) (É também possível personalizar). 3 - No Rhino organizar os módulos gerados na posição desejada (opcionalmente, no Grasshopper, é possível anexar sliders ao “Origin Point” (Fig. 2.1.6) e movê-los, mas não foi implementado método para rotação) (É necessário fazer essa operação para cada um dos algoritmos) 4 - No Rhino, substituir os blocos de parede pelos blocos de janelas e portas nas posições desejadas (apenas no caso do segundo configurador) 5 - Exportar geometria para o SketchUp para trabalhar os revestimentos e design do interior. Fig. 2.1.7 - 1ª variação de forma feita com o 1º configurador. Por RC. Fig. 2.1.8 - 2ª variação de forma feita com o 1º configurador. Por RC. Fig. 2.1.9 - 3ª variação de forma feita com o 1º configurador. Por RC. 60 Configuração 1: Valores máximos para altura e largura, com comprimento de 1200 cm. Cobertura de duas águas, com a opção para mos trá-la ativa. Configuração 2: Mantém as configurações anteriores, apenas diminuindo o comprimento para 360 cm. Configuração 3: Mantém as configurações anteriores, apenas desativando a opção de mostrar a cobertura, a fim de ver o interior. Fig. 2.1.10 - 4ª variação de forma feita com o 1º configurador. Por RC. Fig. 2.1.11 - 5ª variação de forma feita com o 1º configurador. Por RC. Fig. 2.1.12 - 6ª variação de forma feita com o 1º configurador. Por RC. 61 Configuração 4: Ativa-se novamente a visualização da cobertura. Diminui-se a altura para 240 cm e a largura para 300 cm, aumenta-se o comprimento para 900 cm. Configuração 5: São replicadas as configurações da configuração 2, mudando apenas a cobertura para de uma água. Configuração 6: Mantém as configurações anteriores, apenas desativando a opção de mostrar a cobertura, a fim de ver o interior. Fig. 2.2.3 - Conjunto de fotos de OSB. [1]-(apawood-europe.org/official-guidelines-3/standards-by-category/) 68 Os blocos do sistema são compostos por apenas dois materiais - paineis de madeira e isolamento térmico. No entanto, dependendo da preferência do usuário, projetista ou engenheiro, o tipo específico pode ser escolhido entre algumas opções, para efeitos deste trabalho, iremos considerar as seguintes. OSB OSB (Oriented Stranded Board) é um tipo de placa de madeira compósita feita de camadas de lascas de madeira que são comprimidas e ligadas com adesivos. Essas lascas são orientadas de maneira a garantir força e durabilidade à placa, tornando-a um material versátil para uso na construção, particularmente como revestimento às paredes, pavimentos e coberturas (principalmente os feitos em ‘stick framing’ , comum nos EUA), mas também pode ser usado no fabrico de mobília, ou mesmo como revestimento de acabamento, conferindo um visual mais industrial. É, usualmente, preferível aos contraplacados, principalmente pelo custo-benefício e performance estrutural. Pode ser utilizado tanto em construções residenciais como comerciais, e apresenta boa uniformidade e resistência ao empenamento. OSB é classificado em diferentes classes a depender das suas características, particularmente no que diz respeito à exposição à humidade. O Standard europeu (EN 300) define quatro classes: OSB, seguido de um número de 1 à 4, sendo que quanto maior o número, melhor a sua performance: OSB1 é utilizado nos casos onde não suporte cargas e o ambiente seja seco. OSB2 pode suportar cargas, mas não pode receber humidade. OSB3 pode suportar cargas e receber eventual humidade. OSB4 pode suportar cargas e receber humidade.[1] OSB3 e OSB4 diferem principalmente na quantidade de carga que suportam, e no tipo de humidade que recebem. Os dois podem ser utilizados em obra, mas para os casos definidos neste trabalho, será assumido o OSB3. Fig. 2.2.6 - Lã mineral comprimida por dedos. Fig. 2.2.5 - Lã mineral em microscópio. Fig. 2.2.4 - Foto de Contraplacado. [1]-(apawood-europe.org/official-guidelines-3/standards-by-category/) 69 Contraplacado Contraplacado é um tipo de placa de madeira compósita, composto por múltiplas camadas de folhas de madeira, cada uma com os veios orientados à 90º da anterior. Esta disposição das folhas confere à placa maior força, resistência e estabilidade. As folhas de rosto podem ter um revestimento diferente das interiores, podendo parecer uma madeira sólida mais nobre. É comumente utilizada em mobiliário, mas também pode ser utilizada em obras. Assim como o material anterior, existe uma norma europeia para o classificar, a EN 636. De forma resumida, os paineis sob EN 636-1 são para ambientes secos, EN 636-2 para ambientes humidos, e EN 636-3 para ambientes exteriores. Além disso, recebem as letras ‘S’ ou ‘NS’ no caso de serem estruturais ou não, respectivamente.[1] Devido ao seu custo mais elevado e performance similar ao OSB, para efeitos deste trabalho não será considerada como material dos blocos. Lã Mineral A lã mineral é um material isolante feito tanto de minerais naturais (rochas vulcânicas) quanto sintéticos (vidro), produzido a partir do aquecimento do material e de algum processo industrial para que sejam formadas fibras. Quando feita por rochas vulcânicas é chamada de lã de rocha. Analogamente, quando feita de vidro, é chamada de lã de vidro. É um tipo de isolamento flexível (embora existam também produtos comprimidos e com aditivos para formar placas mais rígidas), com bons comportamentos térmicos e acústicos, além de ser resistente ao fogo. Entretanto, a lã de rocha é mais firme e estável do que a lã de vidro, embora mais cara, além de ter uma performance melhor em relação à água, pois não a absorve, devido ao seu comportamento hidrofóbico natural. Para os casos contemplados neste trabalho, será assumido o uso de lã de rocha, devido às suas características relativas à água, e pela maior facilidade de manuseamento. Fig. 2.2.7 - Axonometria explodida de uma WikiHouse, mostrando os materiais interiores e exteriores. 70 Fig. 2.2.8 - Ensoleiramento geral. Fig. 2.2.9 - Sapatas contínuas. 71 Existem várias formas possíveis de fundação, que dependem de fatores como tamanho da construção, tipo do solo e outros fatores ambientais e económicos. Cada método tem as suas vantagens, no entanto, para o escopo deste trabalho, iremos apenas assumir os principais para o sistema em questão, utilizados nas variações do projeto. Assim como qualquer outro edifício, principalmente de madeira, é preciso impedir que humidade do solo entre na casa, para isso, no caso das fundações, é preciso levantar o chassis WikiHouse e qualquer viga de ancoragem de madeira a pelo menos 15 cm do solo. Além disso, é preciso garantir sua estanqueidade por meio de membranas entre os elementos supramencionados. Ensoleiramento Geral É um elemento horizontal plano contínuo feito de betão in situ, maciço, com o formato de toda a planta do edificado. É uma opção relativamente simples, rápida e fácil, embora a sua cura necessite de tempo. É preciso planear bem as tubulações antes de despejar o betão, uma vez que depois de feita, dificulta o acesso ao solo abaixo, que passa a receber as cargas do edificado. Sapatas contínuas São elementos horizontais contínuos feitos de betão in situ, maciços e lineares, com o formato das paredes estruturais que serão postas em cima. É uma opção um pouco mais trabalhosa do que o ensoleiramento geral, devido à precisão necessária das escavações, com o mesmo tempo de cura, mas que permite maior flexibilidade em relação à tubagem, e ainda garantindo economia de betão. De modo geral, a melhor escolha para WikiHouses , depois das estacas helicoidais. Fundações Fig. 2.2.10 - Estaca helicoidal. Fig. 2.2.11 - Estaca helicoidal sendo instalada. Fig. 2.2.12 - Blocos ICF aguardando betonagem. Fig. 2.2.13 - Esquisso de estrutura. Por RC. 72 Estacas helicoidais São elementos metálicos verticais no formato de parafuso que podem ser utilizados para ancorar edifícios ao solo numa lógica de junta seca. São normalmente utilizadas para construções pequenas e leves, e podem ser instaladas rapidamente por pessoas sem qualificação ou experiência. Não são apropriadas para todo o tipo de solo, mas são a solução preferencial para pequenas casas WikiHouse . ICF É, na verdade, um sistema para paredes de betão, mas, para o escopo deste projeto, será assumido como uma solução de fundação para WikiHouses que requeiram uma cave. Este sistema envolve empilhar blocos ocos de XPS ou EPS e depois preenchê-los com betão, formando uma parede já isolada. Neste caso, seriam associados ao ensoleiramento geral e já poderiam levar os blocos de pavimento WikiHouse por cima. Fig. 2.2.14 - Esquissos analisando diferentes coberturas. Por RC. Fig. 2.2.17 - Esquissos de coberturas com pormenor. Por RC. Fig. 2.2.15 - Treliças instaladas. Fig. 2.2.16 - Treliças movidas por empilhadeira. 73 Existem vários tipos de coberturas, com variações para todo o tipo de materiais, climas e designs. Pelo escopo deste trabalho, aqui, serão expostas apenas três tipos simples, que podem ser customizadas com quase qualquer tipo de revestimento. Subestrutura Qualquer adaptação necessária a ser feita por cima de blocos de pavimento (cobertura plana) WikiHouse de forma a criar pendente. Própria do sistema Refere aos próprios blocos com inclinação encontrados na toolbox do projeto WikiHouse. Já tem pendentes de (aproximadamente) 42 e 10 graus, de duas ou uma água, respectivamente. Depois de impermeabilizados, já podem levar os revestimentos diretamente. Treliças O proposto para este trabalho são estruturas finas em madeira, em forma de triângulo, de uma ou duas águas, com base maior que a distância entre paredes de forma a criar pendentes. São estruturas removíveis, postas por cima de pisos de pavimentos WikiHouse (utilizados como cobertura), para permitir o crescimento vertical das habitações, ainda que implique em modificar o envelope de impermeabilização. Coberturas 74 Além do falado acerca das fundações, é preciso impermeabilizar o restante da face exterior da construção. Para isso, é preciso utilizar uma membrana respirável, preferencialmente de baixa emissividade e reflexiva, de forma a garantir que água não entre, mas que a humidade acumulada no interior das paredes possa sair. Deve ser instalado entre a face exterior do chassis da WikiHouse e o revestimento. Como o exterior da WikiHouse é liso e contínuo, a instalação de qualquer elemento é trivial e fácil. O caso das coberturas, é análogo ao das paredes, no entanto é mais recomendado utilizar membranas (ou outros tipos de camadas) impermeáveis simples, desde que garantido a respirabilidade do conjunto. Todas as camadas de impermeabilização devem ser propriamente instaladas, garantindo a sobreposição de cada um destes elementos para que exista uma proteção contínua à água. Ademais, é preciso garantir também que existe camada de controle de vapor pelo interior. Impermeabilização Fig. 2.2.18 - Open reWall. 75 Como o objetivo do trabalho é estudar as possíveis configurações do chassis de forma a criar habitações evolutivas pelo próprio trabalho do usuário final, o tipo específico de paredes interiores é indiferente, desde que facilmente exequível por pessoas sem qualificação ou experiência em construção. Dito isso, sistemas usuais e convencionais, amplamente disponíveis no mercado, como o de divisórias em LSF, funcionariam bastante bem, seja com paineis de madeira ou gesso acartonado. No entanto, se for do interesse do usuário, alternativas experimentais como o Open reWall (Brandão, 2022) são também opções viáveis e bastantes interessantes, considerando que está a ser usado um sistema de missão semelhante ao do chassis. Divisórias interiores Fig. 2.3.1 - Esquema comparando manufatura centralizada e descentralizada. Manufatura Centralizada Manufatura Distribuída 76 77 A produção dos blocos WikiHouse é feita através de fresagem por CNC (de pelo menos 3 eixos), embora possa ser adaptada para outros métodos produtivos (como corte a laser ) e novos avanços tecnológicos. Os requerimentos mínimos do ambiente de produção são bastante lenientes e bem menores do que o usualmente utilizado em fábricas, podendo ser realizados em espaços relativamente compactos. Uma das missões do projeto WikiHouse é a descentralização do fabrico. Sendo assim, podem ser contratadas várias empresas, trabalhando concomitantemente, para produção das peças num modo de manufatura distribuída. Por outro lado, quando se pretende construir várias unidades de habitação na mesma localização, pode ser interessante combinar o espaço para produção dos blocos no canteiro de obras, dessa forma facilitando o transporte e montagem dos mesmos. No caso específico do projeto deste trabalho, onde o objetivo é propor um método de projeto evolutivo, voltado para o processo de construção com financiamento a funcionar em regime cooperativo e de voluntariado, de forma a garantir o melhor resultado pelo menor valor monetário, faria sentido consolidar a produção in loco, por meio de um pequeno armazém central. De modo geral, a montagem dos blocos pode ser feita em fábrica ou no local, e o transporte dos blocos pode ser feito de quatro formas - em “Flat packs” , por “Blocos”, por “Fachadas”, e por “Volumes”. Onde além da volumetria a transportar, também se distinguem pelos valores imputados ao consumidor final e no tempo em obra. 2.3. Produção e Transporte Fig. 3.1.5 - Esquissos do processo criativo. Por RC. 84 O processo de desenho do projeto fez com que nós passássemos por diversas formas, na tentativa de identificar a geometria que melhor correspondesse às nossas expectativas. Foram consideradas as etapas evolutivas, a incidência da luz, a disposição dos cómodos, a relação entre os espaços, a interação com as casas vizinhas e a volumetria resultante. Uma vez que nós focamos no facto da casa poder crescer, optamos por uma casa isolada, ainda que parte da essência das casas em banda tenha sido mantida, com ênfase nos vãos das fachadas frontais e traseiras. Elaboramos uma disposição que separa os espaços íntimos das zonas funcionais e de convívio, todavia, possibilita a expansão futura da habitação, garantindo sempre o conforto dos habitantes. CONSTRUÇÃO BASEFUNDAÇÃO EXPANSÃO VERTICAL EXPANSÃO HORIZONTAL EVOLUÇÃO 1 EVOLUÇÃO 2 2. EVOLUÇÃO 1 EQUIPA MATERIAL GRUA 3. EVOLUÇÃO 2 EQUIPA MATERIAL EMPILHADEIRA MANUAL > 3m 1. BASE EQUIPA FUNDAÇÃO MATERIAL EMPILHADEIRA MANUAL > 3m (E1) (E0) (E2) (E1) (E0) (E2) Fig. 3.1.6 - Esquema do material e equipa para construção. Por RC. 85 Fig. 3.1.7 - Esquema da evolução do projeto. Por RC. 86 Fig. 3.1.8 - Esquissos do processo criativo. Por RC. 87 Projeto Evolutivo Este projeto não tem uma localização definida, podendo ser implantado em qualquer terreno plano. Entretanto, aqui assumimos a região do Norte de Portugal, para efeitos de consideração energética e material. Sendo assim, a fachada esquerda do edifício estaria voltada maioritariamente para o Norte, enquanto que a fachada frontal para o Oeste e a traseira para Este. A habitação projetada passa por três momentos, de modo a poder crescer (com a família do habitante). Começa com um volume único (em T0), onde se considera apenas um habitante ou um casal. Em seguida, evolui para uma casa com dois níveis (em T2+1), onde se considera uma família composta por um casal e um ou dois filhos, com um espaço de trabalho. Por fim, evolui-se (em T4) para uma família maior, composta por um casal e dois ou três filhos, com espaço de trabalho em casa, e ambientes de convívio amplos. O projeto contempla ainda a possibilidade de alteração das paredes interiores e função dos espaços, permitindo aos habitantes maior autonomia na decisão do uso das áreas. As páginas interiores explicam como funcionam as etapas de constução e evolução deste projeto, assim como ilustram o material necessário. (E1) (E0) (E2) Fig. 3.1.9 - Esquema do processo de construção. Por RC. 88 89 90 Base (E0) O módulo base da habitação tem as dimensões interiores de 540 por 1080 cm (medidos pelos blocos do sistema WikiHouse). É a fase mais trabalhosa e dispendiosa da construção, pois implica na preparação do terreno e fundação. Todos os materiais utilizados são relativamente baratos e de fácil instalação, em junta seca. Com a excepção da armação e betonagem fundação, que é recomendado ser feita por especialistas para garantir que os esforços sejam devidamente transmitidos ao solo, toda a montagem pode ser feita por pessoas inexperiêntes, sendo a equipa mínima recomendada composta por quatro indivíduos, com auxílio de uma empilhadeira manual. Como demonstrado nos esquemas do início do capítulo, a ordem de montagem é a seguinte: barrotes na fundação, blocos de piso, blocos de parede, blocos de cobertura, treliças de cobertura, revestimentos. No entanto, cabe dizer que entre a etapa de colocação dos blocos de cobertura e de treliças deve ser realizada uma impermeabilização, com membrana simples à prova d’água entre estes blocos, e com uma membrana transpirável na face exterior dos blocos de parede, como especificado nos pormenores. A montagem da estrutura, a fase de revestimentos começa pelo exterior, e passa para o interior. A primeira etapa é a colocação dos vãos, que já devem estar prontas antes da montagem da estrutura, pois têm medidas exatas, possibilitando a encomenda prévia. Em seguida, é a cobertura, afixando as chapas metálicas diretamente no OSB de contraventamento da estrutura das treliças, e depois instalando as peças de acabamento, como a cumeeira, pingadeiras e calheiras. Por fim, vem a instalação das chapas metálicas na fachada, que devem ser afixadas em ripas de madeiras aparafusadas horizontamente nos blocos de parede, para então fazer o acabamento das janelas e cantos, e respectivos acabamentos interiores. Cozinha Zona de refeições Sala de estar Quarto Casa de banho Lavandaria N (35 + 540 + 35) 610 cm (35 + 1080 + 35) 1150 cm (interior) 270 cm Fig. 3.1.10 - Isometria da E0. Por RC. Fig. 3.1.11 - planta da E0. Por RC. 91 O piso único desdobra-se da seguinte forma: Hall de entrada, espaço para refeições, cozinha, corredor de distribuição, casa de banho, quarto-sala e lavandaria. Nesta planta pretende-se garantir um espaço confortável mínimo, que possa ser expandido sem impor limites rígidos e imutáveis. O revestimento do pavimento é feito por ‘pavimento laminado’, e as paredes são revestidas de gesso cartonado (‘pladur’) pintado, de fácil instalação, reparo e modificação. Fig. 3.1.12 - Isometria da E1. Por RC. 92 Evolução 1 (E1) A Evolução 1 duplica o módulo base verticalmente. É a fase com menos componentes, mas, preferencialmente, implica no auxílio de uma grua para levantar a cobertura treliçada. Os materiais são os mesmos da fase anterior, e a montagem continua podendo ser feita por pessoas inexperiêntes, sendo a equipa mínima recomendada composta por dois indivíduos. A ordem de montagem é a seguinte: Remover a cobertura treliçada e a impermeabilização do pavimento de cobertura; colocar os blocos de parede; colocar os blcos de cobertura, colocar de volta a cobertura treliçada. Novamente, cabe lembrar que entre a etapa de colocação dos blocos de cobertura e de treliças deve ser realizada uma impermeabilização, com membrana simples à prova d’água entre estes blocos, e com uma membrana transpirável na face exterior dos blocos de parede, como especificado nos pormenores. A fase de colocação dos revestimentos é idêntica à fase anterior, do exterior para o interior. Escada (sobe) Escada (desce) Cozinha Zona de refeições Sala de estar Quarto Casa de banho Lavandaria N N Fig. 3.1.13 - Plantas da E1. Por RC. Piso 0 Piso 1 93 O piso 0, na Evolução 1, desdobra-se da seguinte forma: Hall de entrada, escadas, espaço para refeições, cozinha, corredor de distribuição, casa de banho, sala e lavandaria. Nenhum espaço foi encerrado, e nenhum material de revestimento foi alterado. Houve apenas o acréscimo das escadas e a mudança de função de um dos espaços. O piso 1, na Evolução 1, desdobra-se da seguinte forma: Corredor de distribuição, quarto simples, quarto de casal, casa de banho, e um quarto de casal com casa de banho privativa. Este andar é completamente dedicado aos quartos, sendo uma zona privativa. O quarto mais pequeno pode ser usado para dormir ou para trabalhar (como consta neste caso), e o quarto de casal pode acomodar facilmente duas crianças. O quarto de casal em suíte, pela grande dimensão, pode ainda ser compartimentado para incluir um cómodo exclusivo para troca de roupa (estilo walk-in closet ) ou uma pequena sala privativa, por exemplo. Fig. 3.1.14 - Isometria da E2. Por RC. 94 Evolução 2 (E2) A Evolução 2 adossa um novo módulo mais pequeno (de 420 por 540 cm interiores) ao módulo base, orientado estruturalmente a 90 graus, a fim de aproveitar uma das paredes. É a fase menos complexa de se executar, com poucas peças e sem trabalhar com grandes elevações. Os materiais são os mesmos da fase anterior, e a montagem continua podendo ser feita por pessoas inexperiêntes, sendo a equipa mínima recomendada composta por dois indivíduos, com auxílio de uma empilhadeira manual. A ordem de montagem é a seguinte: barrotes, blocos de pavimento, blocos de parede, blocos de cobertura, revestimento. Neste caso a impermeabilização, idêntica às anteriores, ocorre após a montagem completa do módulo. A fase de colocação dos revestimentos é idêntica à fase anterior, do exterior para o interior. Escada (sobe) Escada (desce) Cozinha Zona de refeições Sala de estar Quarto Casa de banho Lavandaria N N Fig. 3.1.15 - Plantas da E2. Por RC. Piso 0 Piso 1 95 O piso 0, na Evolução 2, desdobra-se da seguinte forma: Hall de entrada, escadas, espaço para refeições, cozinha, corredor de distribuição, casa de banho, quarto, lavandaria e sala. O espaço que anteriormente era a sala foi encerrado, dando lugar a mais um quarto (de casal pelo RGEU). Nenhum material de revestimento foi alterado. O novo módulo, neste caso, está sendo utilizado como sala de estar, mas sendo amplo e sem compartimentos, pode ser personalizado como o habitante bem entender, e, devido a presença de portas para o exterior, poderia inclusive ser utilizado como espaço autônomo à casa. Fig. 3.1.22 - Cortes (Este-Oeste). Por RC. 102 Cortes Os cortes apresentados foram feitos ao eixo transversal do projeto. Da traseira para a frente. O primeiro, localizado no topo da folha, mostra a sala de estar (módulo à esquerda) e a porta e janela que a ligam ao exterior à frente. Além disso, é possível ter uma visão da cozinha e casa de banho, sendo todas essas divisões referidas localizadas no piso inferior do projeto. No piso superior, é possível ver o espaço de distribuição, assim como a visão interior de um dos quartos deste piso. No corte posicionado ao fundo da página, há uma visão interior da suíte, localizada no piso superior, com o corte revelando a casa de banho e o corredor de entrada deste quarto. No piso inferior, é possível ver a cozinha. Fig. 3.1.23 - Cortes (Norte-Sul). Por RC. 103 Cortes Os cortes mostrados foram traçados no eixo longitudinal do projeto, da esquerda para a direita. O corte apresentado na parte superior da folha mostra a ligação dos dois pisos, com a escada, que liga o espaço de entrada (no piso inferior) ao espaço de distribuição e acesso aos quartos (no piso superior). Além disso, é possível ter uma visão de uma parte da cozinha, da casa de banho e do quarto/escritório do piso de entrada. No piso superior, é possível ver, além do corredor de distribuição, o interior de dois quartos deste piso. O corte de baixo avança um pouco mais, mostrando, no piso de cima, a interação dos quartos com as casas de banho, enquanto no piso debaixo mostra a relação dos espaços no eixo central ininterrupto da casa, entre quarto-sala, entrada do módulo adossado, cozinha e espaço de refeições. Fig. 3.1.24 - Plantas construtivas. Por RC. Piso 0 Fundação Piso 1 Cobertura 104 Plantas Construtivas Fig. 3.1.25 - Pormenores construtivos (esc. 1:20). Por RC. 105 Pormenores Fig. 3.1.26 - Isometria explodida com materialidade. Por RC. 106 E0 E1 E2 Fig. 3.1.27 - Esquema de sumário da evolução do projeto. Por RC. 107 108 14 15 16 17 13 12 18 20 19 1 2 11 12 3 4 568 9 10 7 Fig. 3.1.28 - Indicação das vistas. Por RC. 109 Percurso pelo projeto As imagens a seguir representam o espaço interior do projeto, na sua fase final, com o intuituido de mostrar alguns exemplos de materialidade com mobília. Fig. 3.1.29 - Vista 1. Por RC. Fig. 3.1.30 - Vista 2. Por RC. Fig. 3.1.31 - Vista 3. Por RC. 110 Vista 1: Hall de entrada, imediatamente após entrar na casa. A frente, a parede com OSB à vista já referencia o sistema utilizado. À esquerda, a escada para o pavimento superior. A direita, o espaço de refeições, composto por cozinha, aberta, e a mesa de comer. Vista 2: Cozinha. Foi pensada em espaço aberto, pelo fato de o módulo base do projeto poder ser utilizado como T0 (habitação de espaço único). Contém uma bancada linear para preparação de alimentos, e uma ilha de apoio, que pode ser usada como superfície para refeições ou bancada de trabalho. Vista 3: Corredor de distribuição. Encontra-se entre a cozinha e os fundos da casa, dá acesso à casa de banho, quarto (quarto-sala na evolução base), lavandaria, e sala de estar. As paredes interiores são feitas em sistema de gesso acartonado e podem ser facilmente adaptadas a outras necessidades. Fig. 3.1.32 - Vista 4. Por RC. Fig. 3.1.33 - Vista 5. Por RC. Fig. 3.1.34 - Vista 6. Por RC. 111 Vista 4: Corredor de distribuição. Vista para o quarto e lavandaria, à frente, e para a casa de banho e sala de estar, aos lados, paralela ao eixo logintudinal da construção, em seguida da ilha da cozinha. Vista 5: Casa de banho. Está encastrada entre a cozinha e o quarto, e parcialmente debaixo da escada, justificado pelo fato do RGEU permitir pés direitos mais baixos para as instalações sanitárias. Foi pensado de forma a garantir um espaço mínimo confortável, otimizado, mas ainda a cumprir com a lei das acessibilidades. Vista 6: Quarto. Neste exemplo está configurado como um escritório e quarto de hóspedes, mas tem as dimensões para ser um quarto de casal pelo RGEU, visto que os habitantes poderiam querer tornar o T0 base em T1 antes de fazer qualquer acrescento à estrutura, caso a sala não lhes faça falta. Rhino 3D Rhino 3D Rhino 3D + Grasshopper KRL € 999 12h30m Airbase Grasshopper Fig. 3.2.1 - Esquema de funcionamento da produção das peças para o workshop. Por RC. 118 Uma pessoa pensa na volumetria da construção. Com base no que deseja fazer, descarrega os blocos necessários do banco de dados (Airbase) e, manualmente, organiza os blocos formando a volumetria pretendida no Rhino 3D. O banco de dados é associado aos algoritmos no Grasshopper para que este consiga, automaticamente, comparar o modelo elaborado com as informações lá contidas. Os algoritmos no Grasshopper são então associados ao modelo 3D, realizando os planos de corte e códigos de fresagem para o robô, além de mostrar estimativas de custo e de tempo ao usuário. Por fim, os códigos são enviados ao robô, que realiza os cortes necessários. Fig. 3.2.2 - Foto do robô KUKA realizando as fresagens. Foto de RC. Fig. 3.2.3 - Foto do robô KUKA realizando as fresagens e mesa de controlo. Foto de RC. Fig. 3.2.4 - Estrutura da estrutura do workshop em blocos detalhados no Rhino 3D. Por RC. 119 Como objeto de estudo para verificar a viabilidade de um possível projeto utilizando o sistema da WikiHouse foi a elaborado um modelo físico, em escala 1:1. Este projeto foi realizado no âmbito da UC “Estruturas Especiais” (MIArq EAAD UM) em conjunto com o ACTech Hub (EAAD UM) em junho de 2024. Foi elaborado um design de uma pequena estrutura para servir de escritório, a ser inserido no espaço ARENA (EAAD UM). O projeto consiste em um espaço único de aproximadamente 6.5 m² interiores (1.8 m x 3.6 m, referentes a 3 e 6 blocos do sistema WikiHouse , respectivamente), com pé direito de 2.1 m. Foi escolhida a versão Skylark 200, devido às suas menores dimensões de espessura. O projeto requereu a elaboração de quatro novos tamanhos de bloco do sistema para adequar às limitações de espaço - END 4XS 0, END 4XS 1, FLOOR 4XS 0 e FLOOR 4XS 1, todos encurtados 60cm na sua maior dimensão da versão XXXS da respectiva série de blocos. Para tal efeito, foi utilizada a aplicação Rhinoceros 3D (versão 8) para a modelagem tridimensional e planificação dos blocos, sendo a segunda etapa auxiliada pelo plugin Grasshopper , na mesma aplicação. Uma outra especificidade do projeto foi o conceito de ser “separável” ao meio, a fim de poder utilizar o espaço também como sala de exposições. Para isso, foi necessário, além de adaptar as borboletas de encaixe, colocar o espaço sobre rodas. 3.2. Uma Experiência Prática Fig. 3.2.5 - Foto do robô KUKA sendo testado. Foto de RC. Fig. 3.2.6 - Foto do material utilizado. Foto de RC. Fig. 3.2.7 - Foto dos resíduos. Foto de RC. Fig. 3.2.8 - Foto dos resíduos. Foto de RC. [1]-O código KRL é um pouco diferente do G-Code (usual em outras ferramentas CNC) na medida em que contêm instruções necessárias para o braço robótico se posicionar no espaço de forma inequivoca relativamente aos seus 6 eixos cinemáticos. [2]-KUKA é uma fabricante alemã de robôs e outros sistemas de automação industrial. 120 A lista final dos 35 blocos utilizados no projeto foi: 2x SKYLARK 200 END 4XS 0, 6x SKYLARK 200 FLOOR 4XS 0, 4x SKYLARK 200 CORNER S, 11x SKYLARK 200 WALL S, 2x SKYLARK 200 END 4XS 1, 6x SKYLARK 200 FLOOR 4XS 1, 2x SKYLARK 200 WINDOW S4, 1x SKYLARK 200 WINDOW S3, e 1x SKYLARK 200 DOOR S. Agrupadas e otimizadas por meio de um algoritmo (desenvolvido pelo ACTech) no Grasshopper, a totalizar 56 placas cortadas, incluindo também as peças de ligações. O número de placas cortadas, sem otimização, seria de 62, sendo garantida então uma poupança de cerca de 10% no material. Para os planos de corte foi utilizada a mesma aplicação e plugin, a fim de converter os desenhos em código KRL (Kuka Robotic Language) [1] a ser utilizado no braço robótico KUKA[2]. Os materiais utilizados para os blocos foram placas de OSB3 18mm. Também foram usados 4 barrotes de madeira casquinha (200 x 100 mm), planificadas por meio do mesmo braço robótico, e cortadas com serra manual nos comprimentos desejados. Foram necessários por volta de 7 dias para realizar todos os cortes, e uma equipa de 4 quatro pessoas durante o mesmo tempo de corte para preparar as peças, a fazer a retirada de rebarbas e lixamento. Os cortes foram realizados entre os dias 12 e 20 de junho de 2024, apenas em dias úteis, em período integral, por volta de 8 horas diárias, com a exceção do dia 18, em que foram realizados cortes apenas em meio período, para realização do workshop de montagem. A preparação das peças dos blocos foi muito mais intensiva do que originalmente planejado, provavelmente pelas configurações selecionadas para corte com o braço robótico, assim como pela adaptação dos dispositivos de trabalho para serem usados como CNC. Em outras palavras, o equipamento disponível para o projeto não era nem o ideal, nem suficiente para uma execução eficiente. SKYLARK_200_END-4XS-1 (PART I) G L H A BC E F F Fig. 3.2.9 - Foto da área de trabalho. Foto de RC. Fig. 3.2.10 - Foto das mesas de trabalho. Foto de RC. Fig. 3.2.11 - Documento de apoio para a montagem de um bloco. Por RC. 121 Alguns dos problemas observados foram: placas a sair da mesa de trabalho com muitas rebarbas; mesa de trabalho com superfície irregular; dificuldade em manter as placas presas, especialmente pequenas sobras de material durante a fresagem; profundidade dos rebaixos inconstantes; dog-bones em falta ou desalinhados; nomeação incorreta dos blocos; os blocos de parede (200 WALL S) conseguem ser instalados de pernas ao ar, mas os dentes da face interior não são simétricos; e peças do mesmo bloco com encaixes impossíveis, que precisaram ser consertadas para montagem. A montagem dos blocos e do espaço foi realizada em quatro dias durante o mês de junho: no primeiro, dia 18, por uma equipa de cerca de 20 pessoas, feita por meio de um workshop com os alunos da UC de estruturas especiais, em que foram montados e instalados os blocos de pavimento e paredes; no segundo, dia 19, foram montados e instalados os blocos de janelas e porta, por uma equipa de quatro pessoas; no terceiro, dia 21, foram montados os blocos da cobertura, por uma equipa de duas pessoas; por fim, no quarto, dia 27, foram instalados os blocos da cobertura, por uma equipa de quatro pessoas, finalizando a montagem da estrutura. Para auxiliar as pessoas a fazerem a montagem dos blocos, foram elaborados alguns manuais simples com a ordem de montagem. Fig. 3.2.12 - Estudantes montando blocos. Fotos de RC. Fig. 3.2.13 - Estudantes montando a estrutura do piso. Foto de RC. 122 Este experimento foi importante para compreender, empiricamente, a necessidade de uma boa configuração inicial, seja a nível de equipamentos, quanto de parâmetros e planejamento. Quanto mais refinada for a configuração inicial, menos trabalho manual é preciso ser feito em cada uma das etapas subsequentes, o que poupa imenso tempo e torna o processo mais simples. Também foi possível verificar a intenção original, verificar a viabilidade de construção do um chassis por indivíduos não treinados. Um bloco de parede pode ser montado por uma pessoa em cerca de 20 minutos, com auxílio de um pequeno manual. A maior parte dos blocos consegue ser movida e posicionada na construção final com pouco esforço por duas pessoas, sendo a exceção o bloco de cobertura. Devido à altura com que o bloco deve ser posicionado, é necessário a utilização de, pelo menos, um empilhador manual (ex. Genie Lift) com altura de elevação suficiente para vencer o vão projetado. Com a exceção desse equipamento, todas as outras ferramentas necessárias para a montagem podem ser encontradas em praticamente qualquer loja de construção - um maço de borracha, lixas, limas, grosas, escadote, cintas, pregador (pneumático ou elétrico), e EPI. Fig. 3.2.14 - Novos blocos elaborados. Por RC 123 SKYLARK 200 END 4XS 1 SKYLARK 200 FLOOR 4XS 0 SKYLARK 200 FLOOR 4XS 1 SKYLARK 200 END 4XS 0 Fig. 3.2.15 - Etapas da montagem da estrutura. Fotos de RC. 124 125 127 Acima de tudo, considero a Arquitetura como o conjunto de ideias, métodos e ações que visam moldar os espaços físicos de acordo com as vontades daqueles que os ocupam. No caso da habitação, isso implica no conforto, privacidade e estabilidade. A habitação é o porto seguro de uma pessoa, onde descansa e faz qualquer atividade que lhe proporcione satisfação individual, onde pode finalmente ser livre. O projeto resultante deste trabalho é a representação visual de uma ideia. A ideia de que num mundo ideal a casa amadurece juntamente com os habitantes, como um membro da própria família. Assim como os pais têm filhos, a casa cresce para acomodá-los. Não é necessário pensar muito à frente para fazer a composição da casa e se comprometer com espaços subutilizados, pensando num possível futuro onde estes terão uso. Cada caso tem as suas particularidades, mas acredito que nada deveria ser tão rígido a ponto de se tornar incorrigível, principalmente em tópicos tão sensíveis e essenciais como a habitação. Aravena, enquanto parte do grupo ELEMENTAL , responde bem a estas questões (e ainda a outras mais sensíveis, como famílias deslocadas por desastres naturais). Ao entregar casas com o mínimo para um habitar confortável, mas também com espaço para crescerem, garante que os habitantes possam lhe dar melhor uso, de acordo com as suas necessidades, sem prejuízo da ansiedade de não ter um teto sobre a cabeça. O sistema WikiHouse , numa lógica semelhante, visa criar um método instrumental para habilitar a construção de habitações de forma mais simplificada. A forma que encontrei para explorar este tema foi a elaboração deste trabalho. Ou seja, buscar conhecimento, e tentar perceber de onde vêm as ideias que me inspiram. Foram estudados conceitos, como as Gramáticas das Formas e “Housing as a Verb” , que foram essenciais para moldar estudos importantes neste tópico, como os de Sass e Pinto Duarte. E, com base neles, foram realizadas experiências para analisar o funcionamento dos sistemas digitais e a facilidade na participação de pessoas no processo construtivo. Também foi visto que o papel das ferramentas digitais e das Considerações Finais 135 Anexos 137 138 139 140 141 142 143 150 151 152 153 154 155 Vista 1 Vista 2 Vista 3 Vista 4