DETERMINAÇÃO DE SOMBRAS COM BASE NA CARTA SOLAR DE PROJEÇÃO ESTEREOGRÁFICA

Transcrição

1 Universidade Ibirapuera Arquitetura e Urbanismo CONFORTO AMBIENTAL: INSOLAÇÃO E ILUMINAÇÃO DETERMINAÇÃO DE SOMBRAS COM BASE NA CARTA SOLAR DE PROJEÇÃO ESTEREOGRÁFICA Profª Mª Claudete Gebara J. Callegaro 2º semestre de 2015

2 O ser humano necessita do Sol para viver, porém, para o conforto ambiental sustentável, é preciso controlar a incidência de radiações diretas sobre os espaços de uso humano. Os obstáculos externos à incidência de radiação direta numa edificação precisam ser estudados e mapeados seja por impedirem a incidência direta de luz solar nas áreas que necessitam de maior insolação, como dormitórios e salas, seja para protegerem a edificação nas horas de maior aquecimento do dia. O sombreamento pode propiciar economia energética tanto no calor como no frio, com a redução do uso, respectivamente, de aparelhos de refrigeração ou de aquecimento. A Carta Solar permite a determinação gráfica de sombras e serve à implantação de: edifícios, playgrounds e piscinas, pontos de ônibus, esculturas, escolha de espécies vegetais para jardins, criadouros...

3 Quanto ao aspecto insolação para o conforto ambiental em arquitetura, precisamos saber: o período de tempo em que determinado plano recebe diretamente a radiação solar, a área insolada nesse período. Podemos, com isso, planejar aberturas e proteções no ambiente construído, de modo a que a iluminação, a temperatura, a ventilação do lugar sejam adequados ergonomicamente às atividades previstas e ao público usuário.

4 O sombreamento pode ser obtido por meio de: vegetação, componentes da própria edificação, como pérgulas horizontais ou verticais, venezianas, brises externos e outros protetores solares, elementos internos. CAIXA, 2010, p.63

5 Conhecendo-se o azimute solar e a altura solar em determinada latitude, dia e hora, pode-se determinar a sombra de um edifício pelo sistema mongeano de projeções.

6 Sombra nada mais é do que a projeção de um obstáculo à passagem da luz. Sendo assim, para sua determinação recorre-se à geometria descritiva. raio projetante plano de projeção A projeção de um objeto é sua REPRESENTAÇÃO GRÁFICA num plano. Os elementos básicos da projeção são: Plano de projeção em que se quer representar o objeto (o papel, p. ex.); Objeto no espaço a ser representado (ponto, reta, plano, sólido); Projetante, ou raio projetante: oblíquo ou ortogonal ao plano de projeção; Centro de projeção: localizado a uma distância finita (uma lâmpada, p. ex.) ou infinita (o Sol, p. ex.). PROJEÇÃO CÔNICA centro de projeção a uma distância finita PROJEÇÃO CILÍNDRICA centro de projeção a uma distância infinita

7 Quando um Observador necessita ver um Objeto em Verdadeira Grandeza, ou seja, com sua forma e posição reais, ele se movimenta ao redor do Objeto, ou, conforme o caso, gira o Objeto registrando as imagens dos melhores ângulos. Em outras palavras, busca posições estratégicas em que possa olhar perpendicularmente para as faces do Objeto que mais o caracterizam. Na linguagem arquitetônica, esses registros são feitos em épura, resultando em Plantas, Cortes, Vistas. A transferência dos dados da Carta Solar para a épura segue esse mesmo raciocínio; ou seja, busca-se o melhor ângulo para desenhar o raio de Sol incidindo sobre determinada superfície ou abertura num determinado momento. A altura solar é transferida para PV e aparecerá em Corte ou Vista. O azimute solar é transferido para PH e aparecerá em Planta.

8 Sistema Mongeano de Projeção: base cilíndrica ortogonal

9 A sombra começa, sempre, no próprio objeto que obstrui a luz; encobre tudo o que estiver atrás desse objeto, desde que dentro do cone ou do cilindro de projeção. Neste exemplo, a sombra (cinza) está delimitada pela haste (vermelha), pelo raio de luz que passa pelo topo da haste (amarelo) e por PH. O plano da sombra é perpendicular ao PH e, assim, sua projeção em PH passa a ser um segmento de reta, sobre o qual coincidem as projeções das 3 arestas do triângulo da sombra. A aresta azul é a única em VG. VG O plano da sombra é oblíquo ao PV e sua projeção permanece triangular, porém distorcida. A aresta vermelha é a única em VG. Falta descobrir a VG da aresta amarela, para se conhecer o formato e o tamanho da sombra.

10 A verdadeira grandeza da aresta amarela é determinada no PV, pelo rebatimento da aresta azul (PH) sobre a linha de terra, encontrando-se, assim, o ponto em que o raio de luz atinge o solo (fim da sombra). VG Agora, todo o desenho da sombra é visto em VG, no PV. No PH, a sombra continua sendo um segmento de reta.

11 PASSOS PARA O TRAÇADO DE SOMBRAS A PARTIR DA CARTA SOLAR

12 EQUINÓCIOS CAII - Profª Claudete Gebara J. Callegaro. Última alteração em 17/09/2014.

13 1º passo para o traçado de sombras em épura: Alinhar N-S da planta do objeto que provoca a sombra, com N-S da Carta Solar daquela latitude. Considerar cada aresta do edifício como uma haste e aplicar o mesmo raciocínio de leitura da carta solar e determinação da sombra em cada aresta. ELEVAÇÃO PLANTA

14 2º passo: Transferir o azimute solar da Carta (ângulo verde) para PH da épura. Direção da sombra em PH (linha verde) = azimute A direção da sombra em PH está definida, mas ainda não sabemos seu comprimento.

15 3º passo: Transferir a altura solar da Carta (círculos concêntricos, copinho, com 0 no horizonte) para PV da épura, a partir da projeção do topo da haste sobre PV, encontrando-se o fim da sombra sobre a Linha de Terra (LT). O alcance da sombra em PV está definido, mas ainda falta cruzar essa informação com a direção em PH.

16 4º passo: O ponto em que o raio de Sol encontra o Plano do Horizonte, OU SEJA, onde a sombra termina, encontrado em PV (3º passo), é transportado para delimitar a projeção da sombra em PH (linha verde). Esse transporte é feito pelo rebatimento com o compasso. A projeção da sombra em PH está em VG (linha verde) 2º passo. No exemplo, o raio de Sol não está paralelo ao PV; portanto nossa visão do mesmo, em épura, fica distorcida (como no exercício prático de observação feito em classe). A projeção em VG da sombra, no PV 3º passo - apenas serve de referência para a construção seguinte. O rebatimento - 4º passo - define o comprimento da sombra em PH.

17 5º passo: Transferir o fim da sombra em PH (4º passo) para o PV, de modo a se encontrar a projeção da sombra em PV (linha azul) Para finalizar a representação da sombra em épura, procedese a um 5º passo, que é a representação distorcida (linha azul) da projeção do raio de Sol em PV.

18 Os mesmos princípios aplicados para determinação de sombras são utilizados na determinação da insolação de áreas internas. CARVALHO, 1970:41

19 EXERCÍCIO RESOLVIDO

20 Desenhe no plano horizontal e no plano vertical a sombra do edifício a seguir, localizado na latitude 24 Sul: às 8 horas e ao meio-dia, no solstício de inverno; às 11 horas e às 14 horas, no solstício de verão. N DADOS DO PROJETO ELEVAÇÃO PLANTA

21 O primeiro passo é SEMPRE alinhar o Norte do Projeto com o Norte da Carta Solar. A RESOLUÇÃO FOI FEITA NO AUTOCAD (vejam arquivo em DWG com detalhes).

22 Exercício 1a 24 S solstício de inverno 8h - 3º passo (altura solar) inclinação verdadeira 8h - 5º passo inclinação distorcida a representar em vista DEFINIÇÃO DOS LIMITES DA PROJEÇÃO DO SOL SOBRE O EDIFÍCIO E REPRESENTAÇÃO DA SOMBRA EM ÉPURA 8h 4º passo rebatimento 8h - 2º passo (azimute+180 ) direção verdadeira a representar em planta

23 Exercício 1a 24 S solstício de inverno 8h - 3º passo (altura solar) inclinação verdadeira 8h - 5º passo inclinação distorcida a representar em vista DEFINIÇÃO DOS LIMITES DA PROJEÇÃO DO SOL SOBRE O EDIFÍCIO E REPRESENTAÇÃO DA SOMBRA EM ÉPURA 8h 4º passo rebatimento 8h - 2º passo (azimute+180 ) direção verdadeira a representar em planta

24 Exercício 1 b 24 S solstício de verão DEFINIÇÃO DOS LIMITES DA PROJEÇÃO DO SOL SOBRE O EDIFÍCIO E REPRESENTAÇÃO DA SOMBRA EM ÉPURA Às 11 horas desse dia, a projeção da altura solar verdadeira (berilo) e a projeção distorcida (bege) QUASE coincidem.

25 TENTE FAZER EM CASA 1- Desenhe a sombra do edifício a seguir em PH e PV, nas seguintes situações: a) Latitude 40 N, no solstício de inverno, às 8 horas e ao meio-dia. b) Latitude 40 N, no solstício de verão, às 11 horas e às 14 horas. N DADOS DO PROJETO ELEVAÇÃO PLANTA

26 E se o Norte estiver justamente a 180 do caso anterior? 2- Desenhe a sombra do edifício a seguir em PH e PV, nas seguintes situações: a) Latitude 40 N, no solstício de inverno, às 8 horas e ao meio-dia. b) Latitude 40 N, no solstício de verão, às 11 horas e às 14 horas. ELEVAÇÃO N PLANTA

27 FONTES CONSULTADAS BARISON, Maria Bernardete. Geometria Descritiva Estudo da Reta. Apostila on line, s/ data. Acessível em CAIXA. Desafios da Construção Sustentável. Manual Selo Casa Azul: Boas práticas para a habitação mais sustentável. Caixa Econômica Federal. São Paulo: Páginas e Letras, CARVALHO, Benjamin de A. Técnica da Orientação dos Edifícios: Insolação, Iluminação, Ventilação. Rio de Janeiro: Ao Livro Técnico, FROTA, Anésia Barros. Geometria da Insolação. São Paulo: Geros, GIUNTA, Maria Antonio Benutti; VALENTE, Vânia C. P. N. Projeções. Apostila on line postada em 10/09/2005. Acessível em