Nome do Projeto
AMPARA - Análise, Modelagem PARAmétrica e Fabricação Digital da geometria complexa da arquitetura: construção de referencias didáticos para o ensino de projeto
Ênfase
Pesquisa
Data inicial - Data final
31/05/2021 - 30/05/2022
Unidade de Origem
Coordenador Atual
Área CNPq
Ciências Sociais Aplicadas
Resumo
Em face ao desenvolvimento tecnológico atual, o projeto em Arquitetura vem passando por grandes quebras de paradigmas, trazendo mudanças à própria maneira de projetar com a inserção de dispositivos computacionais ao longo de todo o processo de projeto e de construção. Neste contexto, iniciativas de configuração formal, utilizadas por arquitetos do passado, têm sido replicadas em processos projetuais na arquitetura contemporânea recente. Alguns destes exemplos fundamentam-se, por um lado, no desenvolvimento tecnológico que possibilita integrar ambientes digitais de representação gráfica e simulação para a busca da forma e a sua otimização e, por outro lado, na exploração do funcionamento dos sistemas naturais, seus processos e a formação de suas geometrias, tal como aplicado por Gaudì, Frei Otto, Félix Candela, Heinz Isler e Luig Nervi no passado. A conexão entre práticas de projeto computacional e fenômenos da natureza surge como uma abordagem potente na arquitetura, no sentido de economia de materiais e integração qualitativa com o ambiente ou o lugar de sua inserção. Como consequência destas abordagens, a arquitetura contemporânea dos últimos 20 anos tem se caracterizado pela adoção de geometrias de grande complexidade, fundamentadas em um senso estético/formal, no seu desempenho estrutural e de conforto ambiental, ou até mesmo nas técnicas presentes em dispositivos computacionais, as quais facilitam a proposição pelos arquitetos de tais geometrias. A presença desta realidade nos escritórios de arquitetura delimitou um problema didático para as escolas, relativa à preparação do futuro profissional de arquitetura. Tal problema passa pela conscientização e conhecimento sobre as formas criadas em tais processos projetuais, apontando para a inclusão nos currículos das faculdades de arquitetura de propostas didáticas que possibilitem uma ampla interação entre os fundamentos arquitetônicos presentes em tais geometrias complexas, relativos aos seus elementos teóricos, as técnicas e tecnologias de representação gráfica (como a modelagem paramétrica e a fabricação digital). Espera-se alcançar com este projeto o estabelecimento de uma cultura de reconhecimento das potencialidades do emprego de geometrias complexas na arquitetura, do desenho paramétrico e da fabricação digital.

Objetivo Geral

Promover uma investigação didática sobre o emprego de superfícies complexas na
arquitetura, visando à construção de referenciais para a adoção de técnicas de modelagem paramétrica e
fabricação digital, como suporte à ação projetual.

Objetivos específicos: 1. Identificar estruturas de saber envolvidas no contexto profissional de arquitetura, relacionadas ao emprego de geometrias complexas; 2. Identificar quais de tais estruturas de saber necessitam ser ampliadas ou revisadas para que possam ser transpostas ao ensino de arquitetura; 3. Caracterizar tais geometrias a partir de seus aspectos conceituais e tecnológicos para arquitetura; 4. Reconhecer as estruturas de saber que envolvem a modelagem paramétrica e a fabricação digital de tais geometrias complexas; 5. Promover a estruturação integral do saber, a partir dos conceitos e técnicas de modelagem paramétrica e de fabricação digital, reconhecidas; 6. Estruturar e experimentar a aplicação de atividades que promovam momentos didáticos de investigação, no contexto formativo de arquitetura, associando as estruturas de saber identificadas para a representação por modelagem paramétrica e a fabricação digital de tais geometrias; 7. Avaliar as atividades didáticas propostas e os resultados obtidos com relação a sua estruturação, aplicação e a apropriação das estruturas de saber reconhecidas nas etapas 1, 2, 3 e 4; 8.
Reestruturar as atividades didáticas frente aos resultados obtidos, atentando para a necessidade de reconhecer outras estruturas de saber que não foram identificadas e reconhecidas nas etapas anteriores da pesquisa; 9. Disponibilizar as atividades desenvolvidas para o uso em diferentes
contextos de formação em arquitetura e as diretivas para o aperfeiçoamento e continuidade do uso da estrutura de saber constituída e das atividades propostas; 10. Sistematizar e validar em fóruns científicos reconhecidos os resultados de todas as etapas da pesquisa.

Justificativa

Os conteúdos que permeiam este projeto são muito pouco abordados nos contextos de ensino de arquitetura no Brasil e muitas vezes nem o são. O conhecimento sobre a geometria ainda é tratada de
maneira restrita em abordagens de seus aspectos representacionais advindos da geometria descritiva, em que prevalece a aplicação do sistema bi projetivo para o desenho. Identifica-se a necessidade de um enfoque didático para a inserção destes novos conceitos na arquitetura (geometria complexa e modelagem paramétrica), por sua característica interdisciplinar e o qual possa ser integrado aos diferentes métodos adotados nas disciplinas de projeto e de representação.
Em pesquisa de doutoramento desenvolvida pelo coordenador deste projeto identificou-se a necessidade de um reconhecimento dos saberes teóricos e tecnológicos para a representação gráfica digital de tais geometrias empregadas na arquitetura, levando a um processo de análise de saber. O pressuposto foi de que a explicitação deste ‘saber’ oferecia uma base de conceitos para subsidiar processos de aprendizagem de modelagem paramétrica aplicada à geração de geometrias complexas da arquitetura
contemporânea.
Este projeto dá assim prosseguimento a uma pesquisa que buscou constituir uma rede de conceitos da geometria complexa da arquitetura contemporânea, com base em um conjunto de superfícies matemáticas e técnicas de modelagem paramétrica associadas a estas. Existe o propósito de ampliar as análises e constituir um conjunto de atividades que serão experimentadas, avaliadas e reestruturadas para oferecer
oportunidades de uma efetiva inserção de tais conceitos no ensino de arquitetura.
A relevância deste projeto está em contribuir ao conhecimento sobre a aplicabilidade de tais geometrias e ir além dos aspectos técnicos da representação e usar a representação (modelagem) para conhecer aspectos funcionais e qualitativos de tais geometrias.
Essencialmente a complexidade inerente aos conceitos geométricos que estão incorporados na geometria complexa da arquitetura, principalmente a contemporânea, e as técnicas de modelagem paramétrica indica a necessidade de se avançar em uma representação mais aprofundada destes saberes visando sua aplicabilidade em processos projetuais. A relevância social desta pesquisa está em contribuir para a formação de profissionais que irão enfrentar um mercado de trabalho em profunda transformação quanto aos métodos de projetar. O que se reflete na necessidade de construir uma infraestrutura teórica e tecnológica no contexto didático, selecionando-se novos conteúdos (‘elementos de saber’) e atualizando os em curso, para responder a uma necessária transformação na educação arquitetônica demandada pelas mudanças tecnológicas ocorridas no contexto profissional. Considera-se que o reconhecimento da ‘estrutura de saber’ da modelagem paramétrica para o ensino de arquitetura deva abarcar a estrutura integral do saber (teorias, técnicas e tecnologias) dirigida à representação de obras da arquitetura
contemporânea, de maneira a explicitar as ações projetuais empregadas pelos seus arquitetos.

Metodologia

A pesquisa será desenvolvida em 5 etapas gerais, descritas como a REVISÃO e ESTRUTURAÇÃO do saber, a PROPOSIÇÃO das atividades didáticas, a EXPERIMENTAÇÃO, a AVALIAÇÃO/REESTRUTURAÇÃO das atividades, e a SISTEMATIZAÇÃO do estudo.
Visando alcançar os objetivos de 1 a 5, referente à identificação, ampliação, caracterização e estruturação do saber envolvido no contexto profissional de arquitetura, relacionado à aplicação de geometrias complexas, propõem-se as seguintes etapas;
1. ETAPA DE REVISÃO e ESTRUTURAÇÃO DO SABER
1.1 Identificação e seleção dos conceitos da geometria complexa encontrados na arquitetura, especialmente a arquitetura do século XX e a arquitetura contemporânea dos últimos 20 anos. Esta etapa envolve a revisão bibliográfica que aborda os temas geometria, matemática e arquitetura a partir dos estudos desenvolvidos por: Burry & Burry (2010); Bertol (2011); Kolarevic (2003); e Pottmann et al (2007). A seleção e uma revisão prévia de tais conceitos para quatro tipos de geometrias complexas (superfícies) da arquitetura foram desenvolvidas em nível de estudo de doutorado pelo proponente desta pesquisa, as quais forneceram a fundamentação para a proposição de processos de modelagem paramétrica e
para a estruturação de uma rede de conceitos relativa a tais superfícies. Esta rede de conceitos também será utilizada para dar suporte nesta pesquisa às etapas de análise do saber e reconhecimento de processos de modelagem paramétrica da geometria complexa da arquitetura.
1.2 Análise sobre a estrutura de saber que envolve tais conceitos. Esta etapa é desenvolvida com base na noção estruturada do saber de Chevallard (1999) e inclui a revisão sobre conceitos matemáticos da geometria não euclidiana e de estruturas na arquitetura, a partir de: Austin (2005); Barrios (2006); Bertol (2011); Carmo (1987); Chilton (2000); Chilton & Chung (2017); Fernandez (2010); Giralt-Miracle (2002); Huerta (2006); Lorenzi & Francaviglia (2010); Minifie (2010); Otto (1981); Perez-Garcia & Gómez-Martínez (2009); Pottmann et al (2007); Rippmann & Block (2013); Rodrigues (1960); Schultz (2010); e Shelden (2002). Outros referenciais poderão ser utilizados na pesquisa, de acordo com a necessidade
para caracterizar o saber durante o processo de análise.
1.3 Reconhecimento das estruturas de saber que envolvem a modelagem paramétrica e a fabricação digital de tais geometrias complexas. Para isto, será feita uma revisão sobre as técnicas de modelagem
paramétrica e de fabricação digital (CELANI E PUPO, 2008; CELANI E SEDREZ, 2018; MONEDERO, 2000; WOODBURRY, 2010) e o reconhecimento de tecnologias associadas a tais técnicas; em relação à modelagem paramétrica, estas serão baseadas em linguagem de programação visual. Serão identificados os parâmetros envolvidos em tais técnicas, que abarquem as geometrias caracterizadas nas etapas
anteriores. A partir desta identificação, serão estruturados processos de modelagem e de fabricação
digital das geometrias estudadas.
1.4 Estruturação dos conceitos, técnicas e tecnologias associadas a cada geometria estudada. Esta etapa envolve a estruturação por meio de esquemas visuais e descritivos das estruturas de saber reconhecidas nas etapas anteriores. Para tal estruturaçãoserão utilizados mapas conceituais (Novak & Cañas, 2006).
Visando atingir o objetivo 6, de estruturação e aplicação de atividades que promovam momentos didáticos de investigação, no contexto formativo de arquitetura, para a representação por modelagem paramétrica e a fabricação digital de tais geometrias, serão desenvolvidas a seguintes etapas:
2 ETAPA DE PROPOSIÇÃO das ATIVIDADES DIDÁTICAS
2.1 Seleção de estruturas de saber a serem abordadas nas atividades, desde os tipos de geometrias, os exemplos de aplicação na arquitetura e os
processos de modelagem paramétrica e de fabricação digital;
2.2 Compartilhamento de experiências entre os membros da equipe relativamente ao uso de tais conceitos em contextos de formação em arquitetura, visando auxiliar na estruturação das atividades didáticas a partir do reconhecimento das estruturas de saber veiculadas em tais experiências. Este compartilhamento será feito por meio de dois encontros presenciais, em momentos anteriores a etapa de estruturação e
aplicação das atividades didáticas.
2.3 Estruturação das atividades, a partir da seleção e reconhecimento do conjunto de estruturas de saber reconhecidas;
3 ETAPA DE EXPERIMENTAÇÃO
3.1 Identificação e seleção das disciplinas para a aplicação das atividades estruturadas na etapa 3.2.3, considerando-se as especificidades de tais disciplinas e as estruturas de saber identificadas nas etapas 1 e 2 da pesquisa; As disciplinas a serem selecionadas serão de contextos de graduação e de pós-graduação da Faculdade de Arquitetura e Urbanismo da UFPel, nas áreas de representação gráfica e digital, geometria e projeto. A aplicação em tais disciplinas se justifica pelo fato de que a equipe conta com pesquisadores que são professores responsáveis por estas, viabilizando os espaços de experimentação.
3.2 Aplicação das atividades nas disciplinas selecionadas na etapa 3.1, em formato de oficinas, englobando uma parte da equipe deste projeto (professores, bolsistas e estudantes de graduação e pós-graduação).
Visando atingir os objetos 7 e 8, de avaliar e reestruturar as atividades didáticas propostas, frente aos resultados obtidos, atentando para a necessidade de reconhecer outras estruturas de saber que não foram
identificadas e reconhecidas nas etapas anteriores da pesquisa, serão desenvolvidas as seguintes etapas:
4 ETAPA DE AVALIAÇÃO/REESTRUTURAÇÃO DAS ATIVIDADES
4.1 Etapa de análise e avaliação dos resultados das atividades, em relação à abrangência das estruturas de saber, sua clareza e apropriação pelos estudantes, avaliando-se seu reflexo na promoção de momentos didáticos nas disciplinas em que foram aplicadas.
4.2 Etapa de reestruturação. De acordo com a avaliação realizada na etapa 3.4.1, as atividades poderão ser reestruturadas e reaplicadas, buscando validá-las e avançar na sua estruturação. Além dos aspectos anteriormente descritos, também poderá ser utilizada, como instrumento de avaliação e reestruturação, a postura dos estudantes frente a tal apropriação de estruturas de saber.
Visando atingir o objetivo 9, de disponibilização das atividades, serão desenvolvidas as seguintes etapas:
5 ETAPA DE DISPONIBILIZAÇÃO DAS ATIVIDADES
5.1 Disponibilização das atividades e definição de orientações voltadas a ampliar a abrangência das atividades e aperfeiçoa-las, visando subsidiar a continuidade do processo de estruturação de práticas didáticas que incluam os objetivos traçados na pesquisa.
Visando atingir o objetivo 10, de sistematizar todas as etapas da pesquisa, será desenvolvida a seguinte etapa:
6. ETAPA DE SISTEMATIZAÇÃO
6.1 Estrturação e publicação dos resultados. O processo de sistematização deverá compreender a publicação em fóruns científicos e em períodicos, nacionais e internacionais, dos resultados parciais e finais da pesquisa. É almejada a produção de materiais didáticos que integrem as estruturas de saber reconhecidas e as atividades propostas após sua reestruturação, devido ao interesse de se ter referenciais para a prática docente que abarque o estudo de geometrias complexas da arquitetura. É de
interesse também que tais materiais subsidiem no futuro a produção de um livro digital sobre o tema (geometrias complexas e ensino de arquitetura).

Indicadores, Metas e Resultados

Espera-se que ao final deste projeto possa-se:
- Estabelecer uma cultura de reconhecimento das potencialidades do emprego de geometrias complexas na arquitetura, do desenho paramétrico e da fabricação digital destas para a prática de arquitetura;
- Ter disponível um conjunto de estruturas de saber relacionadas à geometria complexa da arquitetura e de sua representação por modelagem paramétrica e fabricação digital, aptas a serem abordadas em contextos de graduação e pósgraduação em arquitetura;
- Identificar e/ou criar atividades didáticas apropriadas para a inserção do estudo de geometrias complexas na arquitetura;
- Ter configurado um conjunto de materiais didáticos que registre os estudos sobre geometrias complexas na arquitetura e as atividades propostas, incluindo processos de modelagem paramétrica e fabricação digital.
- Usufruir dos materiais didáticos desenvolvidos e tê-los como referenciais para a prática docente em arquitetura, disponibilizando-os em repositórios institucionais.
- Disponibilizar um conjunto de orientações que indiquem a adequada inserção das estruturas consideradas válidas nos conteúdos programáticos da Faculdade de Arquitetura e Urbanismo/ UFPel;
- Qualificar a equipe do projeto para atuarem como consultores no apoio ao trabalho docente sob o tema tratado;
- Contribuir à formação de uma cultura de trabalho docente colaborativo.

Equipe do Projeto

NomeCH SemanalData inicialData final
ADRIANE BORDA ALMEIDA DA SILVA1
ALEXANDRE BERNEIRA DA SILVA
JANICE DE FREITAS PIRES2

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