Resumen de Bioinspired mathematical model to establish complex patterns for parametric facades

Natália Queiroz, Fernando Oscar Ruttkay Pereira

• español

  La fachada es la piel que filtra y promueve la interacción entre el interior y el exterior del edificio. Durante su proceso de concepción, se debe comprender los patrones ambientales, observar el clima incidente y proponer soluciones que consideren el uso del edificio y aprovechen las oportunidades del clima, filtrando ventajas y desventajas. Las fachadas están compuestas por elementos opacos y transparentes, cerrados y abiertos, y las aberturas son los elementos que promueven la mayor conexión entre los ambientes externos e internos. Las exploraciones de diseño recientes consideran el modelado paramétrico y la fabricación digital como estrategias para establecer y fabricar soluciones de fachada complejas. Sin embargo, estas soluciones a menudo ignoran su función de filtrado selectivo, por lo que las soluciones se establecen con frecuencia a través de requisitos estéticos. La complejidad de modelar la solución de revestimiento del edificio asociada con los requisitos de rendimiento dificulta un enfoque compatible con los requisitos bioclimatológicos, de eficiencia, y biomiméticos, ya que aumenta la complejidad del problema matemático para los procesos de optimización asociados con las características ambientales. Este artículo presenta un modelo matemático inspirado en la naturaleza y sus principios para simplificar los procesos de búsqueda de formas de soluciones complejas en fachadas receptivas. El resultado presenta un algoritmo flexible simplificado capaz de generar patrones para cualquier tipo de sombreado y/o solución de apertura, con el fin de facilitar los procesos de modelado y optimización de las soluciones de fachada. El algoritmo generado se aplica mediante el script Python, Grasshopper y Rhinoceros 3D.

• português

  A fachada é a pele que filtra e promove a interação entre o interior e o exterior do edifício. Durante o seu processo de concepção, deve-se entender os padrões ambien-tais, observar o clima incidente e propor soluções que considerem o uso da edificação e aproveitem as oportunidades do clima, filtrando vantagens e desvantagens. As fachadas são compostas por elementos opacos e transparentes, fechados e abertos, e as aberturas são os elementos que promovem a maior ligação entre os ambientes externo e interno. Ex-plorações de design recentes consideram a modelagem paramétrica e a fabricação digital como estratégias para estabelecer e fabricar soluções de fachada complexas. No entanto, essas soluções muitas vezes desconsideram sua função de filtragem seletiva, portanto, as soluções são estabelecidas frequentemente por meio de requisitos estéticos. A complexi-dade da modelagem da solução de pele do edifício associada aos requisitos de desempe-nho dificulta uma abordagem compatível com a bioclimatologia, eficiência e requisitos biomiméticos, pois aumenta a complexidade do problema matemático para processos de otimização associados às características ambientais. Este artigo apresenta um mode-lo matemático inspirado na natureza e seus princípios para simplificar os processos de descoberta de formas de soluções complexas em fachadas responsivas. O resultado apre-senta um algoritmo simplificado e flexível capaz de gerar padrões para qualquer tipo de dispositivo de sombreamento e / ou solução de abertura, a fim de facilitar os processos de modelagem e otimização de soluções de fachada. O algoritmo gerado é aplicado usando script Python, Grasshopper e Rhinoceros 3D.

• English

  The facade is the skin that filters and promotes the interaction between the interior and exterior of the building. During its conception process, one must understand environmental patterns, observe the incident climate, and propose solutions that consider the use of the building and take advantage of the climate ́s opportunities, filtering ad-vantages and disadvantages. Facades are composed of opaque and transparent elements, closed and open, and the openings are the elements that promote the greatest connection between the external and internal environments. Recent design explorations consider par-ametric modeling and digital fabrication as strategies to establish and manufacture com-plex facade solutions. Nevertheless, these solutions often disregard their selective filtering function, thus the solutions are established frequently through aesthetic requirements. The complexity of modeling the building skin solution associated with performance require-ments hinders an approach compatible with bioclimatology, efficiency, and biomimetic requirements, as it increases the mathematical problem complexity for optimization pro-cesses associated with environmental characteristics. This paper presents a mathematical model inspired by nature and its principles to simplify form-finding processes of complex solutions in responsive facades. The result features a flexible simplified algorithm capable of generating patterns for any kind of shading devices and/or opening solution, in order to facilitate the modeling and optimization processes of facade solutions. The generated algorithm is applied using Python script, Grasshopper and Rhinoceros 3D.