Investigation of a performance-based parametric canopy
Autor(a) principal: | |
---|---|
Data de Publicação: | 2020 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | eng |
Título da fonte: | LOCUS Repositório Institucional da UFV |
Texto Completo: | https://locus.ufv.br//handle/123456789/28913 |
Resumo: | Nos últimos anos, a demanda global de energia aumentou substancialmente devido ao crescimento populacional. Portanto, melhorias na eficiência energética se tornaram um negócio internacional de destaque para “designers e pesquisadores. A necessidade de criar projetos ambientalmente sustentáveis com menor impacto, melhor conforto térmico e menor consumo de energia incentivou a expansão de uma das correntes de 'design' do século XXI: o 'design' baseado em desempenho. Por esse motivo, esta dissertação tem como objetivo investigar as etapas do processo de criação de uma cobertura modular baseada em desempenho, capaz de permitir radiação difusa e luz natural em ambientes internos usando modelagem paramétrica, otimização baseada em simulação (SBO) e análise fatorial. Usamos coberturas como objeto de estudo devido à maior carga de radiação que as superfícies horizontais recebem em baixas latitudes, como é o caso do Brasil. Dividimos a pesquisa em revisão de literatura, teste de metodologia, processos de produção de geometrias digitais, definição da geometria, parametrização da forma selecionada, simulações computacionais, definição de parâmetros e objetivos do SBO e otimização da forma. Introduzimos o estudo com um teste de metodologia, formulando um 'script' em Grasshopper, executando simulações computacionais para radiação e usando o SBO para produzir uma cobertura baseada em retro estudos de formas da natureza como estruturas de engenharia. Com a metodologia testada, procedemos à parametrização da forma definitiva, usando uma análise de variância (ANOVA) para determinar os parâmetros de otimização mais robustos para a SBO final. Aplicamos a cobertura em vários espaços de transição naturalmente condicionados. Esses espaços de transição não apresentam apenas condições internas nem externas de conforto e têm valor histórico no Brasil, estando presentes na arquitetura desde o período colonial. Eles atuam como estratégias de projeto passivo, melhorando os resultados obtidos ao simular apenas a cobertura. Neste estudo, os espaços de transição são um Vestíbulo, uma Zona de Átrio e uma Varanda. Como resultado principal, obtivemos um processo para projetar coberturas inspiradas por formas da natureza e por formas do Origami. Apresentamos uma metodologia para aplicar o SBO durante os estágios iniciais do projeto, usando Ladybug® e Honeybee® for Grasshopper®. Também reduzimos o tempo de otimização, selecionando previamente os parâmetros robustos de otimização usando ANOVA. Concluindo, a parametrização e a SBO empregaram análises de radiação e luz natural por meio da avaliação dos objetivos quantitativos Physiological Equivalent Temperature (PET) and Useful Daylight Illuminance (UDI). Palavras-chave: Superfícies Complexas. Parametrização. Otimização baseada em Simulação. Desempenho térmico e luminoso. |
id |
UFV_5da7be5b053c5575149cbd0b19dfc482 |
---|---|
oai_identifier_str |
oai:locus.ufv.br:123456789/28913 |
network_acronym_str |
UFV |
network_name_str |
LOCUS Repositório Institucional da UFV |
repository_id_str |
2145 |
spelling |
Martínez, Andressa Carmo PenaLucarelli, Caio de Carvalhohttp://lattes.cnpq.br/4632126174311627Carlo, Joyce Correna2022-05-06T18:17:30Z2022-05-06T18:17:30Z2020-02-06LUCARELLI, Caio de Carvalho. Investigation of a performance-based parametric canopy. 2020. 108 f. Dissertação (Mestrado em Arquitetura e Urbanismo) - Universidade Federal de Viçosa, Viçosa. 2020.https://locus.ufv.br//handle/123456789/28913Nos últimos anos, a demanda global de energia aumentou substancialmente devido ao crescimento populacional. Portanto, melhorias na eficiência energética se tornaram um negócio internacional de destaque para “designers e pesquisadores. A necessidade de criar projetos ambientalmente sustentáveis com menor impacto, melhor conforto térmico e menor consumo de energia incentivou a expansão de uma das correntes de 'design' do século XXI: o 'design' baseado em desempenho. Por esse motivo, esta dissertação tem como objetivo investigar as etapas do processo de criação de uma cobertura modular baseada em desempenho, capaz de permitir radiação difusa e luz natural em ambientes internos usando modelagem paramétrica, otimização baseada em simulação (SBO) e análise fatorial. Usamos coberturas como objeto de estudo devido à maior carga de radiação que as superfícies horizontais recebem em baixas latitudes, como é o caso do Brasil. Dividimos a pesquisa em revisão de literatura, teste de metodologia, processos de produção de geometrias digitais, definição da geometria, parametrização da forma selecionada, simulações computacionais, definição de parâmetros e objetivos do SBO e otimização da forma. Introduzimos o estudo com um teste de metodologia, formulando um 'script' em Grasshopper, executando simulações computacionais para radiação e usando o SBO para produzir uma cobertura baseada em retro estudos de formas da natureza como estruturas de engenharia. Com a metodologia testada, procedemos à parametrização da forma definitiva, usando uma análise de variância (ANOVA) para determinar os parâmetros de otimização mais robustos para a SBO final. Aplicamos a cobertura em vários espaços de transição naturalmente condicionados. Esses espaços de transição não apresentam apenas condições internas nem externas de conforto e têm valor histórico no Brasil, estando presentes na arquitetura desde o período colonial. Eles atuam como estratégias de projeto passivo, melhorando os resultados obtidos ao simular apenas a cobertura. Neste estudo, os espaços de transição são um Vestíbulo, uma Zona de Átrio e uma Varanda. Como resultado principal, obtivemos um processo para projetar coberturas inspiradas por formas da natureza e por formas do Origami. Apresentamos uma metodologia para aplicar o SBO durante os estágios iniciais do projeto, usando Ladybug® e Honeybee® for Grasshopper®. Também reduzimos o tempo de otimização, selecionando previamente os parâmetros robustos de otimização usando ANOVA. Concluindo, a parametrização e a SBO empregaram análises de radiação e luz natural por meio da avaliação dos objetivos quantitativos Physiological Equivalent Temperature (PET) and Useful Daylight Illuminance (UDI). Palavras-chave: Superfícies Complexas. Parametrização. Otimização baseada em Simulação. Desempenho térmico e luminoso.In recent years, global energy demand has increased substantially due to population growth. Therefore, improvements in energy efficiency have become a prominent international business for designers and researchers. This need to create environmentally sustainable projects with lower impact, better thermal comfort, and reduced energy consumption has encouraged the spread of one of the 21st-century design streams called performance-based design. For this reason, this dissertation aims to investigate the steps of creating a performance-based modular canopy, fitted for allowing diffuse radiation and daylight indoors using parametric modeling, simulation-based optimization (SBO), and factorial analysis. We used canopies as objects of study due to the higher insolation load that horizontal surfaces receive in low latitudes, which is Brazil's case. We divided the research into a literature review, a methodology testing, digital shape production processes, shape definition, shape parameterization, computational simulations, the definition of SBO parameters and objectives, and final shape optimization. We introduce the study with a methodology test, formulating a script, running simulations for radiation, and using SBO to produce a canopy based in retro-studies of tree leaves as engineering structures. With the methodology tested, we proceed to the parameterization of the definitive shape, using an analysis of variance (ANOVA) to determine the most robust optimization parameters that would partake in the final SBO. We apply the awning to several naturally conditioned transitional spaces. These transitional spaces present neither indoor nor outdoor conditions and have historical value in Brazil, being present in architecture since the colonial period. They act as passive design strategies, improving the results obtained when simulation the canopy alone. In this study, the transitional spaces are an Entrance Hall, a Fan Atrium Zone, and a Balcony. As the main result, we obtained a process for designing both a leave inspired canopy and an Origami- shaped awning. We presented a methodology for applying SBO during early design stages using Ladybug® and Honeybee® for Grasshopper®. We also diminished the optimization time by selecting the robust optimization parameters beforehand using ANOVA. Concluding, the parameterization and SBO employed analysis concerning radiation and daylight through the assessment of the quantitative objectives Physiological Equivalent Temperature (PET) and Useful Daylight Iluminance (UDI). Keywords: Complex Surfaces. Parameterization. Simulation based Optimization. Luminous and thermal performance.Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas GeraisengUniversidade Federal de ViçosaArquitetura sustentável - Métodos de simulaçãoTecnologia de Arquitetura e UrbanismoInvestigation of a performance-based parametric canopyDesenvolvimento de uma cobertura paramétrica baseada no desempenhoinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisUniversidade Federal de ViçosaDepartamento de Arquitetura e UrbanismoMestre em Arquitetura e UrbanismoViçosa - MG2020-02-06Mestradoinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:LOCUS Repositório Institucional da UFVinstname:Universidade Federal de Viçosa (UFV)instacron:UFVORIGINALtexto completo.pdftexto completo.pdftexto completoapplication/pdf42353390https://locus.ufv.br//bitstream/123456789/28913/1/texto%20completo.pdf14b6f56ba5fcdeb07df5162334f8f2e8MD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748https://locus.ufv.br//bitstream/123456789/28913/2/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD52123456789/289132022-05-06 15:18:17.173oai:locus.ufv.br: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Repositório InstitucionalPUBhttps://www.locus.ufv.br/oai/requestfabiojreis@ufv.bropendoar:21452022-05-06T18:18:17LOCUS Repositório Institucional da UFV - Universidade Federal de Viçosa (UFV)false |
dc.title.en.fl_str_mv |
Investigation of a performance-based parametric canopy |
dc.title.pt-BR.fl_str_mv |
Desenvolvimento de uma cobertura paramétrica baseada no desempenho |
title |
Investigation of a performance-based parametric canopy |
spellingShingle |
Investigation of a performance-based parametric canopy Lucarelli, Caio de Carvalho Arquitetura sustentável - Métodos de simulação Tecnologia de Arquitetura e Urbanismo |
title_short |
Investigation of a performance-based parametric canopy |
title_full |
Investigation of a performance-based parametric canopy |
title_fullStr |
Investigation of a performance-based parametric canopy |
title_full_unstemmed |
Investigation of a performance-based parametric canopy |
title_sort |
Investigation of a performance-based parametric canopy |
author |
Lucarelli, Caio de Carvalho |
author_facet |
Lucarelli, Caio de Carvalho |
author_role |
author |
dc.contributor.authorLattes.pt-BR.fl_str_mv |
http://lattes.cnpq.br/4632126174311627 |
dc.contributor.none.fl_str_mv |
Martínez, Andressa Carmo Pena |
dc.contributor.author.fl_str_mv |
Lucarelli, Caio de Carvalho |
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv |
Carlo, Joyce Correna |
contributor_str_mv |
Carlo, Joyce Correna |
dc.subject.pt-BR.fl_str_mv |
Arquitetura sustentável - Métodos de simulação |
topic |
Arquitetura sustentável - Métodos de simulação Tecnologia de Arquitetura e Urbanismo |
dc.subject.cnpq.fl_str_mv |
Tecnologia de Arquitetura e Urbanismo |
description |
Nos últimos anos, a demanda global de energia aumentou substancialmente devido ao crescimento populacional. Portanto, melhorias na eficiência energética se tornaram um negócio internacional de destaque para “designers e pesquisadores. A necessidade de criar projetos ambientalmente sustentáveis com menor impacto, melhor conforto térmico e menor consumo de energia incentivou a expansão de uma das correntes de 'design' do século XXI: o 'design' baseado em desempenho. Por esse motivo, esta dissertação tem como objetivo investigar as etapas do processo de criação de uma cobertura modular baseada em desempenho, capaz de permitir radiação difusa e luz natural em ambientes internos usando modelagem paramétrica, otimização baseada em simulação (SBO) e análise fatorial. Usamos coberturas como objeto de estudo devido à maior carga de radiação que as superfícies horizontais recebem em baixas latitudes, como é o caso do Brasil. Dividimos a pesquisa em revisão de literatura, teste de metodologia, processos de produção de geometrias digitais, definição da geometria, parametrização da forma selecionada, simulações computacionais, definição de parâmetros e objetivos do SBO e otimização da forma. Introduzimos o estudo com um teste de metodologia, formulando um 'script' em Grasshopper, executando simulações computacionais para radiação e usando o SBO para produzir uma cobertura baseada em retro estudos de formas da natureza como estruturas de engenharia. Com a metodologia testada, procedemos à parametrização da forma definitiva, usando uma análise de variância (ANOVA) para determinar os parâmetros de otimização mais robustos para a SBO final. Aplicamos a cobertura em vários espaços de transição naturalmente condicionados. Esses espaços de transição não apresentam apenas condições internas nem externas de conforto e têm valor histórico no Brasil, estando presentes na arquitetura desde o período colonial. Eles atuam como estratégias de projeto passivo, melhorando os resultados obtidos ao simular apenas a cobertura. Neste estudo, os espaços de transição são um Vestíbulo, uma Zona de Átrio e uma Varanda. Como resultado principal, obtivemos um processo para projetar coberturas inspiradas por formas da natureza e por formas do Origami. Apresentamos uma metodologia para aplicar o SBO durante os estágios iniciais do projeto, usando Ladybug® e Honeybee® for Grasshopper®. Também reduzimos o tempo de otimização, selecionando previamente os parâmetros robustos de otimização usando ANOVA. Concluindo, a parametrização e a SBO empregaram análises de radiação e luz natural por meio da avaliação dos objetivos quantitativos Physiological Equivalent Temperature (PET) and Useful Daylight Illuminance (UDI). Palavras-chave: Superfícies Complexas. Parametrização. Otimização baseada em Simulação. Desempenho térmico e luminoso. |
publishDate |
2020 |
dc.date.issued.fl_str_mv |
2020-02-06 |
dc.date.accessioned.fl_str_mv |
2022-05-06T18:17:30Z |
dc.date.available.fl_str_mv |
2022-05-06T18:17:30Z |
dc.type.status.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/publishedVersion |
dc.type.driver.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/masterThesis |
format |
masterThesis |
status_str |
publishedVersion |
dc.identifier.citation.fl_str_mv |
LUCARELLI, Caio de Carvalho. Investigation of a performance-based parametric canopy. 2020. 108 f. Dissertação (Mestrado em Arquitetura e Urbanismo) - Universidade Federal de Viçosa, Viçosa. 2020. |
dc.identifier.uri.fl_str_mv |
https://locus.ufv.br//handle/123456789/28913 |
identifier_str_mv |
LUCARELLI, Caio de Carvalho. Investigation of a performance-based parametric canopy. 2020. 108 f. Dissertação (Mestrado em Arquitetura e Urbanismo) - Universidade Federal de Viçosa, Viçosa. 2020. |
url |
https://locus.ufv.br//handle/123456789/28913 |
dc.language.iso.fl_str_mv |
eng |
language |
eng |
dc.rights.driver.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/openAccess |
eu_rights_str_mv |
openAccess |
dc.publisher.none.fl_str_mv |
Universidade Federal de Viçosa |
publisher.none.fl_str_mv |
Universidade Federal de Viçosa |
dc.source.none.fl_str_mv |
reponame:LOCUS Repositório Institucional da UFV instname:Universidade Federal de Viçosa (UFV) instacron:UFV |
instname_str |
Universidade Federal de Viçosa (UFV) |
instacron_str |
UFV |
institution |
UFV |
reponame_str |
LOCUS Repositório Institucional da UFV |
collection |
LOCUS Repositório Institucional da UFV |
bitstream.url.fl_str_mv |
https://locus.ufv.br//bitstream/123456789/28913/1/texto%20completo.pdf https://locus.ufv.br//bitstream/123456789/28913/2/license.txt |
bitstream.checksum.fl_str_mv |
14b6f56ba5fcdeb07df5162334f8f2e8 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 |
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv |
MD5 MD5 |
repository.name.fl_str_mv |
LOCUS Repositório Institucional da UFV - Universidade Federal de Viçosa (UFV) |
repository.mail.fl_str_mv |
fabiojreis@ufv.br |
_version_ |
1801213104309141504 |