FUNDAMENTOS DE ARQUITETURA condicionantes do projeto arquitetônico

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1 FUNDAMENTOS DE ARQUITETURA condicionantes do projeto arquitetônico UNIVERSIDADE FEDERAL DE JUIZ DE FORA FACULDADE DE ENGENHARIA Curso: Engenharia Civil Profª. Raquel Portes

2 condicionantes do projeto arquitetônico SOL Imagem: Fundação Le Corbusier «Introduzir o Sol é o novo e o mais imperioso dever do arquitecto», «o Sol é o senhor da vida», «o primeiro dever do urbanismo é pôr-se de acordo com as necessidades fundamentais dos homens ( ) o Sol, que comanda todo o crescimento, deveria penetrar no interior de cada moradia», são algumas frases que exacerbam a ambição deste manifesto iluminado.

3 CLIMA CONDIÇÕES CLIMÁTICAS - SOBREVIVÊNCIA - ABRIGO - PROTEÇÃO HABITAÇÃO - NECESSIDADE BÁSICA: PROTEÇÃO E CONFORTO VARIÇÃO CLIMÁTICA=VARIAÇÃO TIPOLÓGICA DA EDIFICAÇÃO OTIMIZAÇÃO DO AMBIENTE INTERNO: CONHECIMENTO DO CLIMA E DOS ELEMENTOS CONSTRUTIVOS. ATENUAÇÃO DOS ELEMENTOS NEGATIVOS E APROVEITAMENTO DOS ASPECTOS POSITIVOS EM RELAÇÃO A LOCALIZAÇÃO.

4 VARIÁVEIS CLIMÁTICAS: FATORES E PROCESSOS QUE DETERMINAM AS PARTICULARIDADES DOS DIFERENTES CLIMAS: RADIAÇÃO SOLAR, TETMPERATURA, VENTO E UMIDADE RADIAÇÃO SOLAR: Energia transmitida pelo sol em ondas eletromagnéticas ou: ondas constituídas de campos elétricos e magnéticos oscilantes, e se propagam com uma velocidade constante no vácuo (BITTENCOURT, 2004). Radiação eletromagnética - comprimentos de onda 200 e 3000 nanômetros (nm) radiação ultravioleta (UV): UVA, UVB e UVC 200 a 380 nm; radiação térmica(infravermelho): 700 a nm; radiação visível: 380 a 770 nm. A radiação solar que atinge a atmosfera terrestre pode: ALCANÇAR O SOLO (com as devidas filtragens); SER DIFUNDIDA pela atmosfera, SER ESPALHADA pelas nuvens, ou então, SER REFLETIDA pelo solo. A intensidade com que a radiação atinge a Terra dependerá: da DENSIDADE DO AR através do qual os raios devem penetrar, da NEBULOSIDADE local, da quantidade de PARTÍCULAS EM SUSPENSÃO e do Meio circunstante.

5 VARIÁVEIS CLIMÁTICAS RADIAÇÃO SOLAR: radiação solar direta - atravessa diretamente e completamente a superfície da Terra radiação solar difusa - foi dispersa fora do feixe direto radiação solar global - soma da componente de luz solar direta e a componente difusa da luz do dia que incide sobre uma superfície horizontal, bem como na quantidade incidente desta radiação. A radiação solar direta chega em linha reta, atravessando a atmosfera desobstruída. A radiação difusa chega a Terra após ser dispersa na atmosfera por moléculas de ar, partículas de nuvens e outros. A radiação difusa é medida tipicamente em uma superfície horizontal, ou seja, uma superfície horizontal recebe inteiramente a radiação difusa da abóbada celeste (180 ).

6 VARIÁVEIS CLIMÁTICAS TEMPERATURA: A variação da temperatura na superfície da Terra resulta basicamente dos fluxos das grandes massas de ar e da diferente recepção da radiação do Sol de local para local. - para uma mesma temperatura, a sensação de conforto térmico, tanto no meio externo quanto no meio interno, pode ser diferente em função de variáveis como o vento e a umidade do local. - em climas secos, a diferença entre as temperaturas mínima e máxima diária é maior do que em climas úmidos. Durante o dia a radiação solar incidente no plano horizontal é menor no clima úmido por causa da nebulosidade, aumentando também a perdas por evaporação. Durante a noite, as nuvens num clima úmido impedem a perda de calor por radiação.

7 VARIÁVEIS CLIMÁTICAS VENTO: Direção, velocidade, variação e frequência são as características mais importantes em relação aos ventos. As variações a que estão sujeitos os ventos são refletidas nos dados velocidade e direção, direção esta que sempre se refere à sua origem. As características dos ventos são determinadas em qualquer lugar por fatores locais e gerais, momentâneos ou sazonais, responsáveis pelas suas modificações. Fatores como as diferentes pressões atmosféricas, a rotação da Terra, a diferença entre a temperatura da terra e do mar e a topografia, são os agentes mais importantes das alterações no movimento do ar. Embora a interação destes fatores seja algo muito complicado, pode-se dizer que há padrões regulares que representam uma média na maioria dos lugares, podendo servir de guia para um projeto arquitetônico específico, apropriado para cada clima.

8 VARIÁVEIS CLIMÁTICAS UMIDADE: A umidade atmosférica tem relação com a quantidade de vapor contido na atmosfera em função da evaporação, da chuva e da transpiração das plantas. Existem duas expressões para referir-se à umidade: a umidade absoluta, que é a medida da massa do vapor total num volume fixo de ar em uma dada temperatura; e umidade relativa, que é a relação entre o vapor existente e o limite da saturação total do ar na mesma temperatura. Esta última é expressa como uma porcentagem e é o valor mais útil para se determinar as consequências do clima em relação ao conforto. O clima apresenta características muito diversas, constituindo então, no primeiro elemento verdadeiramente particular para cada região (a ele vão se somar fatores como os materiais de construção, desenvolvimento tecnológico, entre outros, que imprimem ao espaço arquitetônico identidade própria do lugar). Dentro da faixa tropical (entre os Trópicos de Câncer e Capricórnio), onde o Brasil está inserido, costuma-se identificar três tipos climáticos básicos principais: o quente seco, o quente e úmido e o composto ou de monções. Koenigsberger (1973) cita uma classificação cujas três zonas climáticas principais estão subdivididas ainda em três subgrupos onde o clima quente e seco apresenta o subgrupo quente e seco marítimo de deserto; o clima quente úmido identifica-se o subgrupo quente úmido de ilha e o clima composto, o subgrupo tropical de altitude.

9 CARACTERIZAÇÃO DO CLIMA - INMET Instituto Nacional de Meteorologia ZONEAMENTO BIOCLIMÁTICO órgão federal da administração direta do MAPA com a missão de prover informações meteorológicas confiáveis à Sociedade Brasileira e influir construtivamente DISPONIBILIDADE DE LUZ NATURAL no processo de tomada de decisão, contribuindo para o desenvolvimento sustentável do País. Esta missão é atingida através do Monitoramento, Análise e Previsão do Tempo e Clima. A NBR (ABNT, 2005) estabelece um Zoneamento Bioclimático Brasileiro abrangendo um conjunto de recomendações de diretrizes e estratégias construtivas. Propôs-se a divisão do território brasileiro em oito zonas relativamente homogêneas quanto ao clima e, para cada uma destas zonas, formulou-se um conjunto de recomendações técnico-construtivas que otimizam o desempenho térmico das edificações, através de sua melhor adequação climática. A iluminância da luz natural está sempre variando conforme as condições atmosféricas, tanto ao longo do dia quanto ao longo do ano. Outro fator importante que altera a disponibilidade de luz natural externa é a latitude do local, fator este que faz com que os benefícios da luz natural mudem de região para região. As mudanças da posição do sol no céu fazem com que a distribuição de luminâncias do céu seja diferente, proporcionando variações na disponibilidade de luz natural. A quantidade e o tipo de nuvens também alteram a disponibilidade de luz natural, assim como a névoa e poeira suspensa na atmosfera.

10 LUZ NATURAL Análises de insolação atualmente são feitas, em sua grande maioria, com o auxilio de computadores. Mas nem sempre foi assim, antes os profissionais da área usavam as cartas solares para saber a posição do sol em determinada data do ano. Ainda hoje, apesar de toda tecnologia, é interessante conhecer está técnica, pois em alguns casos ela é mais pratica que a utilização de computadores, pelo menos na fazer preliminar de esboço do projeto.

11 LUZ NATURAL O funcionamento de uma carta solar é relativamente simples. Basicamente ela lhe fornecerá dois ângulos que serão usados para encontrar a orientação do raio solar em determinado momento do dia. O primeiro ângulo (azimute solar a) é em relação ao norte, e mostra a direção do raio solar, já o segundo (altura solar h) é em relação a superfície mostrará a inclinação desse mesmo raio. veja as imagens abaixo.

12 LUZ NATURAL DEPENDÊNCIA Ex.: PROTEÇÃO CONFORTO VISUAL Desordem Emocional Sazonal (Seasonal Affective Disorder SAD) Síndrome do Edifício Doente (Sick Building Syndrome - SBS) Entende-se como conforto visual a existência de um conjunto de condições, num determinado ambiente, no qual o ser humano pode desenvolver suas tarefas visuais com o máximo de acuidade e precisão visual, com o menor esforço, com menor risco de prejuízos à vista e com reduzidos riscos de acidentes (LAMBERTS et al, 1997) Também é preciso atender aos requisitos necessários para ocorrência tranquila do processo visual (visão), como: uniformidade de iluminação; ausência de ofuscamento; modelagem dos objetos (as sombras são importantes para definir a forma e posição dos objetos no espaço, quando não há outras referências). a essência de um bom projeto de iluminação! natural consiste na colocação de aberturas de tal modo que a luz penetre onde ela é desejada,! isto é, sobre o trabalho, e de tal maneira que proporcione uma boa distribuição de luminância! em todos os planos do interior"

13 a essência de um bom projeto de iluminação! natural consiste na colocação de aberturas de tal modo que a luz penetre onde ela é desejada,! isto é, sobre o trabalho, e de tal maneira que proporcione uma boa distribuição de luminância! em todos os planos do interior"

14 LUZ NATURAL COMPONENTES: Componente Celeste CC É a relação entre a iluminação diurna em um ponto interior do local dividida unicamente pela luz que provém diretamente da abóbada celeste e a iluminação exterior simultânea sobre um plano horizontal iluminado pelo total da abóbada de um céu coberto normal. Componente Refletida Externa - CRE É a relação entre a iluminação diurna em um ponto interior do local, que recebe luz unicamente das superfícies externas por reflexão direta e a iluminação exterior simultânea sobre um plano horizontal iluminado pelo da abóbada de um céu coberto normal. Componente Refletida Interna - CRI É a relação entre a iluminação diurna em um ponto interior do local, que recebe luz unicamente por reflexão das superfícies interiores e a iluminação exterior simultaneamente sobre um plano horizontal iluminado pelo total da abóbada celeste de um céu coberto normal. ABNT NBR :2005 Versão Corrigida:2007 Iluminação natural Parte 3: Procedimento de cálculo para a determinação da iluminação natural em abientes internos

15 LUZ NATURAL FATOR LUZ DO DIA ILUMINÂNCIA % FLD = (Ei / Eo) x 100 Ei = iluminância interior em um ponto considerado. Eo = iluminância exterior procedente de um céu sem obstruções O conceito de fator de luz do dia é válido somente para condições de céu encoberto, quando não há incidência de luz solar direta, é determinado para um plano de trabalho afastado do piso, que considera a altura de uma mesa, expressando a eficiência de um ambiente e seu sistema de aberturas determinado para receber a iluminação natural. nível de iluminação, indica a quantidade de luz (lumens - lm) por unidade de área (m²) que chega em um determinado ponto. Iluminância de interiores- NBR 5413 (ABNT, 1992) que estabelece os valores de iluminâncias médias mínimas em serviço para iluminação artificial em interiores, onde se realizem atividades de comércio, indústria, ensino, esporte e outras.

16 LUZ NATURAL ILUMINÂNCIA Iluminâncias por classe de tarefas visuais. Fonte: NBR 5413 (ABNT, 1992). Nota: As classes, bem como os tipos de atividade não são rígidos quanto às iluminâncias limites recomendadas, ficando a critério do projetista avançar ou não nos valores das classes/tipos de atividade adjacentes,dependendo das características do local/tarefa.

17 LUZ NATURAL LUMINÂNCIA UNIFORMIDADE CONTRASTE A luminância denota a intensidade por metro quadrado de área aparente da fonte de luz ou de uma superfície iluminada. Quando as superfícies são iluminadas, a luminância é dependente tanto do nível de iluminação quanto das características de reflexão da própria superfície. Unidade: nit ou cd/m2 OFUSCAMENTO FONTES: Luz do sol Luz do céu sensação produzida pela luminância com o campo visual que é suficientemente maior que a luminância a qual os olhos estão adaptados para causar incômodo, desconforto ou perda na performance visual e visibilidade resultado da refração e da reflexão da luz solar ao passar pela atmosfera - Céu claro - Céu parcialmente encoberto - Céu encoberto

18 FENÔMENOS FÍSICOS DA LUZ REFLEXÃO, TRANSMISSÃO E ABSORÇÃO Considerando a refletância, uma superfície totalmente preta pode ser igual a 0, uma superfície perfeitamente branca pode ser igual a 1, e as superfícies reais encontram-se dentre esses dois valores. - as propriedades dos materiais opacos e transparentes variam de acordo com a função e direção da luz incidente. - Se uma superfície é opaca diz-se que ela é especular, ou seja, forma uma imagem tal como o espelho, sendo o raio refletido igual ao raio incidente, denominada de lei da reflexão. - Se um material transparente é descrito como especular isto significa que o raio de luz transmitido é guiado sem ser disperso e espalhado, isto significa que pode ser focado através do material.

19 FENÔMENOS FÍSICOS DA LUZ

20 ILUMINAÇÃO NATURAL E ARQUITETURA Um bom projeto de iluminação natural usufrui e controla a luz disponível maximizando suas vantagens e reduzindo suas desvantagens A luz natural proveniente do sol é um elemento climático que precisa ser trabalhada através de soluções arquitetônicas do edifício, para que sua presença no interior deste não se torne incômoda. A intensidade e distribuição da luz no ambiente interno dependem de um conjunto de fatores, tais como: - da disponibilidade da luz natural (quantidade e distribuição variáveis com relação às condições atmosféricas locais), - de obstruções externas, - do tamanho, orientação, posição e detalhes de projeto das aberturas (verticais e/ou horizontais), - das características óticas dos fechamentos transparentes, -do tamanho e geometria do ambiente e da refletividade das superfícies internas. TIPOS BÁSICOS DE ABERTURAS: LATERAL ZENITAL

21 ILUMINAÇÃO NATURAL E ARQUITETURA Um bom projeto de iluminação natural usufrui e controla a luz disponível maximizando suas vantagens e reduzindo suas desvantagens

22 ILUMINAÇÃO LATERAL uma das características mais marcantes da iluminação lateral é sua desuniformidade em termos de distribuição pelo local. Nos ambientes iluminados lateralmente, o nível de iluminância diminui rapidamente com o aumento da distância da janela. - a iluminação natural útil alcançará somente uma distância de 2,5 vezes a altura do piso até o topo da janela (acima do plano do trabalho). - em um edifício de escritório padrão com uma janela de altura igual a 2,5m, isto significa um máximo de profundidade de 5-7 metros.

23 ILUMINAÇÃO Tipos de abertura/ esquadrias

24 ILUMINAÇÃO Tipos de abertura/ esquadrias

25 ILUMINAÇÃO ZENITAL CARACTERÍSTICAS maior uniformidade de distribuição da luz (comparando a lateral) - em geral as aberturas ficam uniformemente distribuídas sobre a cobertura; obtenção de maiores índices de iluminância, o que relaciona-se à posição das aberturas em relação ao plano de trabalho - apresenta, em geral, maiores áreas de exposição à abóboda celeste; sua manutenção é mais complexa e necessária, para que a sujeira não passe a barrar a entrada da iluminação (evitar quando as condições de manutenção são precárias e detalhar o acesso a essas abertura).

26 ILUMINAÇÃO ZENITAL apresenta a limitação de se relacionar ao pavimento que tem contato direto com a cobertura; investimento inicial maior; eficiente em edificações com grande profundidade em relação à fachada que apresenta as aberturas; enorme carga térmica existente sobre a cobertura do edifício - regiões tropicais e subtropicais deve ser levada em consideração no projeto (limitar a superfície iluminante a valores que não comprometam o desempenho térmico do ambiente).

27 ILUMINAÇÃO ZENITAL UTILIZAÇÃO Históricamente, a iluminação zenital foi mais utilizada em duas situaçãoes: em edificações industriais, devido às grandes exigências em termos de iluminâncias; em grandes espaços, como estações de transporte (rodoviário, ferroviário, aéreo) e em átrios (de edificações residenciais, comerciais, institucionais), como uma estratégia de valorização do espaço.

28 TIPOLOGIAS SHEDS - apresentam superfícies verticais ou inclinadas - utiliza a superfície inclinada que o compõe para refletir a luminosidade para o interior do ambiente. - utilizada, ao longo da história da arquitetura, principalmente em instalações industriais. - quando orientado para Sul(latitudes 24 e 32 ) propicia a iluminação difusa na maior parte do ano), com isso os ganhos térmicos nessa situação são pequenos. - os sheds com superfícies translúcidas verticais são menos suscetíveis à sujeira do que os inclinados (menos manutenção)

29 TIPOLOGIAS LANTERNINS - caracterizam-se por duas faces opostas e iluminantes. - muito utilizados em instalações fabris, residências, escolas... - clima quente - orientação Norte/Sul é a mais adequada. - face orientada a Norte, bem como àquelas orientadas a Leste e Oeste devem receber elementos para sombreamento (brises-soleil).

30 TIPOLOGIAS TETOS DE DUPLA INCLINAÇÃO E CLARABÓIAS - apresentam praticamente o mesmo desempenho: proporcionam maiores níveis de iluminância nos planos de trabalho, mas, por outro lado geram ganhos térmicos consideráveis. - devem ser utilizados em conjunto com elementos de sombreamento. O tipo de superfície desses elementos fazem com que apresentem a necessidade de grande manutenção pois a tendência é de que a sujeira se acumule.

31 TIPOLOGIAS ÁTRIOS - espaços do interior da edificação que combinam sistemas laterais e zenitais de captação da luz natural. - a avaliação do seu desempenho depende do tamanho da abertura, forma do átrio e características das superfícies internas. As áreas superiores do átrio, que recebem ao luminosidade são responsáveis pela reflexão para as áreas mais baixas.

32 TIPOLOGIAS DUTOS DE LUZ - fazem a coleta da luz do sol através de espelhos ou lentes e através de reflexões conduzem essa luminosidade, através de dutos, até áreas de pavimentos inferiores, onde o acesso à iluminação por meio da fachada ou da cobertura é inexistente.