relatório(de(processo( - home.fa.utl.pthome.fa.utl.pt/~20091249/exercicios/relatorio...
TRANSCRIPT
EXERCÍCIO 1 – “Roofing” Modelação Geométrica – Professor Luís Mateus
Relatório de processo INTRODUÇÃO
O trabalho, elaborado na disciplina de Modelação Geométrica, tem como principal objectivo simular a construção, o sistema construtivo e processo de montagem de uma cobertura protetora da exposição solar em lugar abstrato e à escala humana, explorando assim algumas capacidades de modelação 3D do software “Rhinoceros”.
Neste relatório apresentar-‐se-‐á todas as explicações e processos da construção da estrutura espacial, desde a sua modelação 2D, passando pela sua sistematização e organização (nomeadamente das layers), bem como pela articulação de cada um dos seus elementos entre si através de nós e barras metálicas, até à sua modelação tridimensional.
Por fim, nas conclusões, apresentar-‐se-‐á os resultados finais, potencialidades e limitações da estrutura bem como as dificuldades sentidas durante todo o processo. PROCESSO
Numa primeira fase, começou-‐se por desenhar um layout 2D composto por uma 1ª malha constituída por cerca de 40 polígonos regulares e irregulares (layer “malha1” – figura 1). Esta primeira malha corresponde à projecção horizontal de uma malha espacial constituída pelos mesmos polígonos e com a característica de cada polígono ter toda a sua superfície pertencente ao mesmo plano. De seguida, desenhou-‐se uma segunda malha 2D constituída por polígonos irregulares (layer “malha2” – figura 2) com a principal característica de que cada vértice dos polígonos dessa malha são pontos no interior dos polígonos da primeira malha. Sabe-‐se ainda que esta segunda malha corresponde a uma estrutura espacial (desta vez se sem as suas facetas se encontrarem obrigatoriamente no mesmo plano) de cota inferior à primeira estrutura espacial. Criou-‐se então uma base de trabalho para a modelação da cobertura.
Figura 1 – malha 1 Figura2 – malha 2(laranja) sobreposta à malha 1
Numa segunda fase, iniciou-‐se então a modelação tridimensional das duas malhas de polígonos, sabendo que a malha1 encontrar-‐se-‐ia numa cota superior à malha 2. Para a malha 1, puxaram-‐se 3 linhas de chamada (layer “chamadas1”)verticais a partir de 3 vértices de um polígono, com alturas aleatórias e aproximadas, de modo a poder definir um plano. Com o comando Cplane – 3points, definiu-‐se o então o plano. Desenharam-‐se mais linhas verticais a partir do outros vértices do polígono, com alturas maiores. Quando essas linhas intersectaram o plano criado, descobriram-‐se então os outros pontos de um polígono no mesmo plano. Repetiu-‐se este processo para todos os outros polígonos da primeira malha. Ficou então definida a primeira estrutura espacial (layer “modelmalha1” – Figura 3). Para perceber se todos os polígonos correspondiam verdadeiramente a polígonos, bem como o seu desenho espacial, transformou-‐se a estrutura de polígonos em superfícies planas com o comando Surface – Planar curves (layer “supmodmalha1” – Figura 4).
Para a malha 2, puxaram-‐se novas linhas de chamada (layer “chamadas2”) nos vértices dos polígonos com alturas aleatórias e aproximadas, tendo em conta o afastamento desta nova modelação tridimensional à primeira malha de cota superior. Repetiu-‐se este processo para todos os polígonos da malha 2, definindo então a segunda estrutura espacial (layer “modelmalha2” – Figura 5). Tal como na primeira estrutura, para se perceber a sua volumetria, também se transformou a estrutura de polígonos na superfícies (desta vez não planas), com o comando Surface from 3 or 4 corner points (layer “supmodmalha2” – Figura 6).
Figura 3-‐ modelação malha 1 Figura 4 – superfície malha 1
Figura 5 – modelação malha 2 Figura 6 – superfície malha 2
Com as duas estruturas espaciais já afastadas entre si, o passo seguinte passou por criar linhas espaciais de ligação entre os vértices da malha espacial mais elevada e da malha espacial abaixo situada, no modo de visualização Top de modo a facilitar o processo (layer “ligacao1e2” – Figura 7).
De seguida, nesse mesmo modo de visualização, distribuíram-‐se 3 linha verticais com alturas variadas, que definissem o elemento de suporte e distribuição das forças da estrutura espacial, equilibrando-‐a (layer “pilareslinhas”). Do topo de cada uma dessas mesmas linhas, desenharam-‐se 4 linhas que bifurcam e se irão ligar a vértices de polígonos envolventes da estrutura espacial com cota inferior (layer “ligacaonos” – Figura 8).
Figura 7 – ligação entre as malhas (vermelho) Figura 8 – pilares e ligações à malha inferior
Após a criação destas linhas, ficou completo desenho correspondente ao esqueleto e uma estrutura de uma cobertura, avançando desta forma para uma terceira fase/etapa – modelação tridimensional de todos os elementos da cobertura bem como das suas formas de ligação. Considerou-‐se então o esqueleto de uma estrutura composto por barras cilíndricas metálicas, ligadas por nós esféricos também metálicos.
Em primeiro lugar, materializou-‐se a partir do chão as 3 linhas correspondentes aos pilares de suporte em cilindros verticais (layer “pilares”), por 2 formas de o fazer: ou usando o comando Cplane – Curve e de seguida cylinder – vertical ou com o comando Cylinder – around curve. O mesmo processo se repetiu para as linhas que bifurcam a partir do topo dos pilares (layer “barrasnosmalha”).
Nota: Todas as barras metálicas do esqueleto foram construídas por
este processo, sendo os cilindros dos pilares os que têm maior diâmetro.
Na segunda etapa desenharam-‐se os nós que ligam os pilares às barras que bifurcam dos mesmos para os vértices da estrutura espacial inferior. Consideraram-‐se por nós esféricos metálicos que ligam as barras através de cilindros perfurados com diâmetro interior tangente ao diâmetro exterior das barras metálicas (layer “nopilarbarra”). Para a construção desse nó começou por se criar uma esfera com centro no topo do eixo do pilar e com raio superior ao da base do cilindro do mesmo. Para o encaixe com o pilar, pensou-‐se em construir uma sólido único composto pela união da esfera, com um cone truncado e um cilindro na base com o seu diâmetro interior tangente ao diâmetro exterior do cilindro do pilar, de forma a simular um encaixe (Figura 9). De seguida, para a ligação entre
esse mesmo nó com as barras que bifurcam do topo, criaram-‐se a partir do eixo de cada barra um cilindro perfurado novamente com diâmetro interior tangente ao diâmetro exterior do cilindro da barra. Para simular esse encaixe, fez-‐se com o comando Solid – Difference, uma diferença entre os dois cilindros , criando uma peça cilíndrica perfurada com uma base no seu interior, e refazendo a partir do centro dessa mesma base uma nova barra com o diâmetro da antiga. Desta forma, ficou definida e desenhada o primeiro nó de ligação entre o pilar de suporte as barras que bifurcam e ligam à estrutura espacial inferior (Figura 10).
Figura 9 – esboços nó Figura 10 – ligação entre pilares e barras Numa terceira fase, materializaram-‐se em barras cilíndricas de menor raio que as barras correspondentes às que bifurcam do pilar, as linhas que definiam a estrutura espacial de menor cota (layer “barrasmalha2”), as ligações entre a estrutura espacial mais elevada e mais baixa (layer “barrasligacao”), bem como a estrutura espacial de maior cota (layer “barrasmalha1”), pelo processo atrás referido acerca da construção de barras cilíndricas metálicas (Figura 11).
Tendo todas as barras do esqueleto modeladas tridimensionalmente, avançou-‐se então para a criação de um nó (também esférico e metálico) que as interligassem entre si. O objectivo passa para que o nó seja essencialmente uma esfera perfurada na qual se enroscam as peças cónicas truncadas que as barras têm nos seus topos (layer “nosbarrasmalhas” – Figura 12). Para a construção desse nó, começou por se colocar esferas com raio menor às esferas que ligam os pilares às barras que bifurcam e com centro no topo dos eixos das barras metálicas (vértices dos polígonos modelados). De seguida, com o comando Cone, com centro no topo de uma linha com 15cm a partir do centro da esfera e com raio 0,05 m maior que o raio da barra, desenhou-‐se um cone com vértice no centro da esfera. Depois, com o comando Trim, retiraram-‐se os excessos e obteve-‐se a ligação entre as barras metálicas do esqueleto (Figura 13). Repetiu-‐se este processo para todos os outros nós do troço escolhido da cobertura.
Figura 11 – barras metálicas Figura 12 – esboço nó Figura 13 – ligação barras cilíndricas
Desta forma, todo o esqueleto desta estrutura espacial encontra-‐se completo, podendo passar então a uma última etapa para a sua conclusão – acima do último nível (estrutura espacial mais elevada), criar uma superfície de cobertura não plana que se ajuste às facetas dos polígonos modelados e que de alguma forma se ligue por soluções de encaixe à estrutura mais elevada.
Em primeiro lugar, selecionou-‐se a área de polígonos da primeira estrutura espacial sobre a qual se queria trabalhar e com o comando Copy – vertical, obteve-‐se uma nova estrutura de polígonos igual à primeira mas a uma cota mais elevada (layer “camada3”). De seguida, com o comando Surface – planar curves, deu-‐se superfície a cada polígono desta nova camada. Camada esta que se tornou numa só quando com o comando Join se selecionou os polígonos que interessavam e transformaram-‐se numa única superfície. Avançou-‐se então para a fase de materializar esta camada. Com o comando ExtrudeSrf – selecionando a superfície única – selecionando as opções Delete Input, BothSides e Solid, deu-‐se uma pequena espessura à camada (layer “camada3sup” – Figura 14). Por fim, definiu-‐se o método de encaixe entre a superfície de sombreamento e a primeira estrutura espacial. O tipo de encaixe que se adoptou acabou por ser quase igual ao nó que estabelece a ligação entre a primeira e a segunda estrutura espacial da cobertura. Colocaram-‐se nós esféricos metálicos com raio inferior aos de baixo (por suportarem apenas uma ligação cada) em cada vértice dos polígonos que definem o eixo da superfície extrudida (layer “barrasmalha3”). Do centro desse nó esférico ao centro do nó esférico correspondente à estrutura espacial mais elevada, ligou-‐se uma linha vertical que se materializou numa cilindro feito pelo processo anteriormente explicado (layer “barrasmalha3” – Figura 15). O método de ligação entre essa nova barra metálica vertical e os dois nós esféricos é igual ao já apresentado nó existente entre as barras da primeira e da segunda estrutura espacial, feito também pelo mesmo processo.
Figura 14 – superfície cobertura extrudida Figura 15 – ligação com a superfície mais elevada
Com este troço da estrutura que define a solução de uma cobertura completa, apresenta-‐se com um elemento de escala (figura humana com 1,80m de altura – layer “figurahumana”), algumas vistas e perspectivas do esqueleto da cobertura bem como da resolução de um troço da mesma desde o chão até ao elemento se sombreamento.
Figura 16 -‐ Alçado frontal Figura 17 – Alçado tardoz
Figura 18 – Alçado lateral esquerdo Figura 19 – Alçado lateral direito
Figura 20 – Vista de topo Figura 21 – Pormenor de ligação entre nós e barras
Figura 22 – Perspectiva geral Figura 23 – Perspectiva “Render” CONCLUSÃO
A conclusão deste exercício permitiu-‐me explorar de uma melhor forma as potencialidades e as capacidades deste software que por mim ainda nunca tinha sido utilizado. Permitiu-‐me ainda, através da modelação tridimensional e geométrica pensar acerca de um sistema construtivo, materialidades, linhas de montagem e formas de ligação entre todos os elementos que constituem o esqueleto e a estrutura de uma cobertura. Cobertura essa que, com esta escala, poderia ser utilizada de forma arquitectónica como um elemento de sombreamento num grande espaço verde onde se pudessem desenvolver algumas actividades de grupo num espaço sombreado, piqueniques, etc, disfrutando da natureza. Também poderia funcionar enquanto arquitectura efémera (fácil montagem e desmontagem), quase escultural.
A maior dificuldade sentida prende-‐se com o facto de não poder ter explorado melhor as capacidades do “Rhinoceros”, devido à única versão que tive disponível no computador que uso e disponho (Mac OsX versão 10.7.4), ser uma versão experimental em desenvolvimento pelo próprio programa.
Futuramente, este software poderá vir a ser muito útil no desenvolvimento e exploração de novos sistemas construtivos no universo da construção devido à obrigação que o seu utilizador sente em desenvolver a sua capacidade de geometrizar novas formas e procurar processos de montagem entre vários elementos construtivos. Miguel Viegas 20091249 MiArq4E Abril de 2013