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UNIVERSIDADE FEDERAL DE RIO GRANDE
INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO
RIO GRANDE DO SUL – CAMPUS RIO GRANDE
TECNOLOGIA EM CONSTRUÇÃO DE EDIFICIOS
JULIANA TIBINKOWSKI COSTA FARIAS
Direito ao Sol: avaliação de índices urbanísticos e do impacto de edifícios em
altura no balneário Cassino, Rio Grande, RS
RIO GRANDE
2015
I
UNIVERSIDADE FEDERAL DE RIO GRANDE
INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO
RIO GRANDE DO SUL – CAMPUS RIO GRANDE
TECNOLOGIA EM CONSTRUÇÃO DE EDIFICIOS
JULIANA TIBINKOWSKI COSTA FARIAS
Direito ao Sol: avaliação de índices urbanísticos e do impacto de edifícios em
altura no balneário Cassino, Rio Grande, RS
Trabalho de conclusão de curso, apresentado à banca
examinadora do Instituto Federal de Educação, Ciência
e Tecnologia do Rio Grande do Sul para a obtenção do
grau de Tecnólogo em Construção de Edifícios, sob a
orientação do Prof. Me. Christiano Piccioni Toralles.
RIO GRANDE
2015
III
AGRADECIMENTOS
A Deus, pela força e energia em minha vida sempre.
Aos meus pais, Mariseti Costa e Leonel Farias, pela constante confiança e pelo imenso amor
que me fez chegar até aqui. Sou abençoada por ter vocês ao meu lado.
Ao meu avô, Paulo Costa, por ter sido um mestre, e por me mostrar que posso ser cada dia
melhor.
Aos meus amigos e familiares, pela compreensão da minha ausência nesses últimos períodos
e pelas emanações de boas energias.
Ao meu namorado Maicon Moraes, por toda paciência e atenção.
A Maria Damasceno, por ser essa pessoa cuidadosa e sempre disposta a me ajudar.
Aos meus queridos professores, Marcos Barros de Souza, Roberto Pereira e Christiano
Toralles, por toda a dedicação e prazer ao transmitir conhecimento aos seus alunos. Obrigado
por todo apoio e orientação.
Aos meus colegas, Bianca Moreira, Francielen Frazão e Vagner Costa, por toda amizade e
companheirismo. Estarei sempre torcendo por vocês.
Aos meus colegas, Susana Treichel, Cecília Krever e Thiago Gonçalves, pela disposição em
ajudar e me auxiliar nesses últimos períodos.
IV
RESUMO
FARIAS, J.T.C. Direito ao Sol: avaliação de índices urbanísticos e do impacto de edifícios
em altura no balneário Cassino, Rio Grande, RS. 2015. 78f. Monografia: (Curso Superior de
Tecnologia em Construção de Edifícios) – Instituto Federal de Educação e Tecnologia do Rio
Grande do Sul, Rio Grande, 2015.
A crescente urbanização advinda do desenvolvimento econômico e social das cidades é uma
das questões pertinentes deste trabalho. Quanto aos aspectos construtivos, a verticalização é
implantada, muitas vezes, sem o planejamento urbano adequado para cada município.
Pensando nos efeitos negativos causados pelos grandes prédios, este trabalho trata
especificamente, do acesso solar. Direito de todo morador, o aproveitamento deste recurso
natural encontra-se ainda insuficiente para garantir a insolação nas residências e no meio
ambiente inserido. É com base nesta questão que são discutidas neste trabalho as leis
urbanísticas, destacando os índices urbanísticos vigentes e a aplicação do estudo de impacto
da vizinhança quanto à iluminação no município do Rio Grande. De acordo com a atual
situação de dinâmica construtiva observadas no balneário Cassino, são analisadas as sombras
dos edifícios com alturas distintas. Este estudo tem por base os conceitos de geometria solar e
o software SketchUp como instrumento de modelagem 3D dos edifícios, permitindo uma
análise qualitativa da projeção das sombras. Por fim como uma maneira de prevenir a
obstrução solar nas edificações vizinhas, optou-se pela elaboração do envelope solar. Este
método surge com o propósito de garantir a irradiação solar nas edificações em horários
específicos. Desta maneira foi possível constatar através dos resultados obtidos, a relevância
do método com objetivo de auxiliar projetos sustentáveis. Além de demonstrar a importância
de avaliar, através de softwares, os impactos de sombreamento causados na vizinhança.
Palavras-chave: geometria da insolação; envelope solar; estudo de impacto de vizinhança;
índices urbanísticos; simulação solar.
V
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Localização do município do Rio Grande: A) Mapa do Brasil B) Mapa do Rio
Grande do Sul ........................................................................................................................... 13
Figura 2 - Localização da área de estudo no Bairro Cassino.................................................... 13
Figura 3- Impacto das sombras em Camboriú .......................................................................... 28
Figura 4 – Simulação gerada de três edifícios em Boa Viagem, representando a projeção de
sombra na linha da costa no mês de abril de 2011 às 14h. ....................................................... 28
Figura 5 – Torres (RS) .............................................................................................................. 29
Figura 06 - movimento da Terra ao redor do Sol, marcando as posições dos equinócios e
solstícios. .................................................................................................................................. 31
Figura 7 - Exemplos de posição/altura do Sol ao meio-dia (TSV) e tempo e permanência do
Sol acima do horizonte nos Solstícios de inverno e de verão e nos equinócios ....................... 32
Figura 8 – Sistema de coordenadas azimute e altura solar ....................................................... 33
Figura 9 - Instrumentos para estudos da geometria da insolação: A) Carta solar B)
Transferidor auxiliar ................................................................................................................. 35
Figura 10 – Panorâmica solar ................................................................................................... 36
Figura 11 – Exemplo de construção do envelope solar. ........................................................... 42
Figura 12 - Tabela de envelope solar para latitude Sul ............................................................ 43
Figura 13 - Vista em 3d das sombras lançadas pelas casas do bairro Joaquim Egídio em
Campinas (SP), no dia 21 de junho às 15:00 h. ........................................................................ 44
Figura 14 – Vista em 3d dos edifícios no bairro do Cambuí, em Campinas (SP), ultrapassando
os limites da volumetria no dia 21 de junho às 13:00 hs. ......................................................... 44
Figura 15 - Edifício 1, referente ao lote de 6000 m² ................................................................ 47
Figura 16 - Edifício 2, referente ao lote de 826 m² .................................................................. 47
Figura 17 - Edifício 3, referente ao lote de 4208,256 m² ......................................................... 47
Figura 18 - Área do município do Rio Grande ......................................................................... 48
Figura 19 Localização do bairro Cassino ................................................................................. 48
Figura 20 - Vista aérea dos lotes no bairro Cassino ................................................................. 49
Figura 21 - Implantação dos ângulos no terreno ...................................................................... 52
Figura 22 - Configuração do SketchUp .................................................................................... 56
Figura 23 - Modelos de edificações do primeiro cenário ......................................................... 56
Figura 24 - Simulação das sombras no primeiro cenário às 10h, 12h e 14h. ........................... 57
Figura 25 - Modelo de edificações do segundo cenário ........................................................... 59
Figura 26 - Simulação das sombras no segundo cenário às 10h, 12h e 14h. ............................ 60
Figura 27 - Modelo de envelope solar referente ao terceiro cenário ........................................ 61
Figura 28 - Simulação das sombras no terceiro cenário às 10h, 12h e 14h. ............................. 61
Figura 29 - Simulação das sombras além dos horários de corte ............................................... 62
Figura 30 - Relação do primeiro cenário com o envelope solar ............................................... 63
Figura 31 - Relação do segundo cenário com o envelope solar ............................................... 64
Figura 32 - Medição do comprimento de sombras às 10h ........................................................ 66
Figura 33 - Medição do comprimento de sombras às 14h ........................................................ 67
Figura 34 - Modelo de edificações do envelope solar .............................................................. 70
VI
Tabela 1 - Dados para a aplicação do envelope solar para o caso em estudo .......................... 52
Tabela 2 - índices urbanísticos para a zona do Pólo 02 ............................................................ 58
Tabela 3 - Valores obtidos através das equações segundo critérios dos índices urbanísticos. . 58
VII
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO .............................................................................................................. 9
1.1 Justificativa ................................................................................................................... 10
1.2 Objetivos ....................................................................................................................... 11
1.2.1 Objetivos Gerais ........................................................................................................... 11
1.2.2 Objetivos Específicos ................................................................................................... 11
1.3 Descrição da área de estudo .......................................................................................... 12
1.4 Problema e hipótese de estudo ...................................................................................... 14 1.5 Estrutura do trabalho ..................................................................................................... 15
2 REFERENCIAL TEMÁTICO ...................................................................................... 17
2.1 Formação das cidades e a relação com meio ambiente ................................................ 17 2.2 O Estatuto da Cidade (EC) ........................................................................................... 20 2.3 Plano Diretor ................................................................................................................. 21
2.4 Zoneamento urbano: Lei de uso e ocupação do solo .................................................... 22 2.5 Índices Urbanísticos ...................................................................................................... 23 2.6 Estudo de Impacto da Vizinhança (EIV) ...................................................................... 25
2.7 O direito ao Sol ............................................................................................................. 26
2.8 Exemplos de cidades com problemas e soluções de acesso ao Sol .............................. 27
3 REFERENCIAL METODOLÓGICO .......................................................................... 30
3.1 Introdução ..................................................................................................................... 30
3.2 Geometria solar ............................................................................................................. 30
3.2.1 Posição solar e intensidade de radiação ........................................................................ 32
3.2.2 Conceitos fundamentais ................................................................................................ 33
3.2.3 Instrumentos de geometria solar e estudos das sombras .............................................. 34
3.3 Software SketchUp: simulação das sombras através da modelagem 3D ...................... 37
3.4 Envelope Solar .............................................................................................................. 39
3.4.1 Conceito ........................................................................................................................ 39
3.4.2 Estado da arte: exemplos de aplicação do envelope solar ............................................ 41
4 MATERIAIS E MÉTODOS ......................................................................................... 45
4.1 Especificação do problema ........................................................................................... 46 4.2 Definição do recorte espacial ........................................................................................ 48
4.3 Levantamento de dados ................................................................................................ 50 4.4 Elaboração da modelagem 3D ...................................................................................... 50 4.5 Determinação do envelope solar ................................................................................... 51
4.5.1 Períodos de análise (horas de corte) ............................................................................. 51
4.5.2 Criação do envelope solar ............................................................................................. 52
4.6 Simulação da trajetória solar e da geração de sombras ................................................ 53
4.6.1 Primeiro cenário volumétrico ....................................................................................... 53
4.6.2 Segundo cenário volumétrico ....................................................................................... 54
4.6.3 Terceiro cenário volumétrico ........................................................................................ 54
5 ESTUDO APLICADO: o caso da verticalização no balneário Cassino ....................... 55
VIII
5.1 Configuração do SketchUp ........................................................................................... 55
5.2 Primeiro cenário volumétrico ....................................................................................... 56 5.3 Segundo cenário volumétrico ....................................................................................... 57 5.4 Terceiro cenário volumétrico ........................................................................................ 60 5.5 Relação dos envelopes solares com o primeiro e segundo cenário. ............................. 62 5.6 Análise quantitativa ...................................................................................................... 64
5.7 Análise dos resultados e discussões .............................................................................. 68
6 LIMITAÇÕES E CONTINUIDADES ......................................................................... 71
7 CONCLUSÕES ............................................................................................................ 73
8 REFERÊNCIAS ........................................................................................................... 74
9
1 INTRODUÇÃO
Contribuir para o desenvolvimento social de uma cidade é uma das principais tarefas
dos profissionais envolvidos no planejamento urbano. O suporte para este fato são as
legislações urbanísticas, as quais procuram manter o ordenamento nas construções para
garantir os direitos de cada morador. Porém, mesmo com a presença destas leis, ainda não é o
suficiente para que todos tenham acesso aos recursos naturais, os quais são inerentes à
qualidade de vida da população.
O impacto das sombras das edificações vizinhas é um dos fatores que perturbam o
bem estar das pessoas. A falta de acesso ao Sol pode gerar prejuízos tanto dentro das
edificações quanto em locais de lazer (praias e praças, por exemplo). Além disto, em relação à
eficiência energética, o acesso aos recursos naturais é fundamental para alcançar o propósito
econômico das edificações e diminuir o impacto ao meio ambiente.
Em razão do desenvolvimento econômico que ocorre nas cidades, é necessário estar
atento ao processo acelerado de verticalização, principalmente em áreas litorâneas, visto que
as sombras geradas por grandes prédios podem acarretar em perturbações para os próprios
moradores, assim como provocar impactos ao meio ambiente em que vivem. Em
consequência destes fatores, adotou-se a cidade do Rio Grande para o estudo de caso deste
trabalho, pois o cenário da cidade vem sofrendo pressões de produção imobiliária e
modificações quanto ao perfil das edificações. O bairro Cassino tornou-se um atrativo para as
construtoras, principalmente pela sua localização, e os terrenos estão sendo cada vez mais
valorizados pelo mercado mobiliário.
A modernização das cidades, com interesses na construção civil lucrativa, ocasiona em
perda de qualidade de vida. É necessário planejar antes de construir e analisar o interesse
social da região. Uma cidade deve se desenvolver de forma sustentável de modo a incorporar
tecnologias para a concepção de novos projetos (Nunes, 2011). Revela-se então, a importância
do planejamento urbano, com as devidas legislações urbanísticas, que asseguram os direitos
territoriais de cada morador.
Em decorrência dos transtornos gerados pelas grandes edificações, surgem diversas
ferramentas que contribuem para a construção de projetos que garantem a insolação nas
edificações, como o uso de programas computacionais. Estes auxiliam no estudo das sombras
10
gerado pelo entorno das edificações. E, além disto, existem métodos criados com o intuito de
preservar o direito ao Sol, como o envelope solar. O envelope solar proporciona novas
maneiras de projetar e de construir o meio urbano de modo a garantir a insolação. O presente
estudo apresenta o funcionamento deste método e relaciona à legislação vigente, analisando o
impacto das sombras nas edificações vizinhas para o caso de uma proposta de verticalização
de edificações no balneário Cassino, Rio Grande, RS.
1.1 Justificativa
O acelerado crescimento urbano nas cidades é um dos principais motivos de
empreendimentos realizados de forma desordenada. A especulação imobiliária e o objetivo
lucrativo das construtoras são grandes colaboradores para este fato. Grandes construções
causam impacto direto no entorno, diminuindo o acesso da sociedade aos recursos naturais
como o direito de acesso ao Sol.
A verticalização acentuada gera consequências negativas para a vizinhança e o meio
ambiente. A falta de acesso ao Sol nas edificações resulta no aumento de umidade e
insalubridade, que causa desconforto dentro dos ambientes e danos à saúde dos moradores;
outro prejuízo refere-se à eficiência energética, interferindo na captação de energia solar das
residências. Já em casos de cidades litorâneas, esses impactos são causados também nas orlas,
além de impactos na flora e fauna, acarretando também incômodo para população que as
procura justamente pelo lazer nas praias.
A mudança de cenário do balneário Cassino, com o crescente desenvolvimento urbano
ocorrido na cidade, traz preocupação à qualidade de vida dos seus moradores, pois a praia
torna-se um grande atrativo para a implantação de grandes prédios à beira-mar. Porém, é
necessário avaliar estas questões de modo a prevenir que o aumento de gabaritos de altura, a
altura máxima que os prédios podem alcançar, não seja prejudicial à região. É voltado para
esta questão que o trabalho tem o propósito de estudar as sombras que podem ser geradas pela
verticalização dos prédios no Cassino, caso empreendimentos maiores venham a ser
construídos nesta região. Assim como elaborar o envelope solar como um método alternativo
de controlar a volumetria dos prédios, de modo que o espaço urbano seja explorado de forma
benéfica para os moradores e o meio ambiente.
As cidades necessitam ser planejadas e seus empreendimentos melhor elaborados.
Para isto, surge a utilização de softwares que auxiliam na concepção de projetos mais
11
sustentáveis, como o SketchUp. O Software SketchUp, utilizado no estudo de caso deste
trabalho, auxilia de maneira rápida a verificar o comportamento do Sol na região em análise e,
consequentemente, a avaliar as sombras causadas pelas edificações.
As ferramentas, citadas acima, contribuem na formação de projetos que visam à
utilização do Sol enquanto recurso natural. Devidamente implantadas na legislação,
contribuem na formação de municípios com mais conforto e saúde para seus moradores. Pois
garantem o acesso ao Sol necessário para a edificação e o seu entorno.
1.2 Objetivos
1.2.1 Objetivos Gerais
Considerando a importância do acesso ao Sol nos projetos arquitetônicos e no
planejamento urbano de nossas cidades, o objetivo geral do presente trabalho é:
Avaliar o impacto da verticalização quanto à projeção de sombras das edificações
em seu entorno, no Bairro Cassino, na cidade do Rio Grande (RS).
1.2.2 Objetivos Específicos
Os procedimentos necessários para alcançar a temática trabalhada estão apresentados, de
forma detalhada, nos tópicos a seguir:
Analisar o comportamento das sombras no entorno das edificações através do uso de
modelagem tridimensional em ambiente computacional.
Desenvolver o método do envelope solar como proposta de contribuição para o
planejamento urbano;
Comparar a projeção de sombras das edificações primeiramente excedendo as leis do
plano diretor (conforme a altura dos projetos apresentados à comunidade do balneário
Cassino); após, segundo as leis do plano diretor e por fim, pelo método do envelope
solar.
12
1.3 Descrição da área de estudo
O estudo de caso deste trabalho será realizado no município de Rio Grande (RS) (Fig.
01B), localizado no Sul do Brasil (Fig. 01A), no bairro Cassino. A praia do Cassino ou
balneário Cassino, como é denominado, está a 22 km do centro da cidade e conta com uma
praia oceânica de 224 km de extensão litorânea, aproximadamente.
Rio Grande tem sua ascensão econômica relacionada ao pólo naval, sendo o
desenvolvimento industrial da cidade a principal razão para as transformações ocorridas ao
longo do tempo no município. Paralelo a isto, a praia do Cassino, recebe diversos
frequentadores em busca de lazer, atraindo turistas para o litoral gaúcho. Com o tempo, em
função da melhoria dos serviços e equipamentos urbanos, o Cassino passa a ter, além de
veranistas, uma população residente (Enke, 2013).
Hoje existe uma dinâmica construtiva que está mudando o cenário do bairro balneário.
Considerando estas mudanças e as consequências existentes em relação da falta de insolação
constatadas em outras cidades litorâneas, o estudo de caso deste trabalho baseia-se em uma
observação empírica1 de futuras edificações no bairro. As quadras que servirão de base para
análise das sombras, encontram-se perto da rodoviária e o comércio da região. O trecho da
praia, que compreende os lotes analisados, é o mais frequentado pelos turistas e às pessoas
que utilizam o transporte público para usufruir da praia no veraneio. Este fato ocorre
principalmente pelo fácil acesso e deslocamento da Avenida Rio Grande e praia.
O Cassino possui poucos prédios com altura acima de dois pavimentos e a maioria das
construções são residenciais unifamilares. Mais especificamente, o local de estudo para este
trabalho encontra-se na região intitulada de Polo 02, como indicado na Figura 02. Próximo a
Avenida Rio Grande, principal via do bairro, e à Avenida Beira Mar. Os quarteirões
escolhidos como objeto de estudo deste trabalho podem ser vistos em destaque amarelo na
Figura 02.
1 São conhecimentos adquiridos a partir das experiências vividas no cotidiano. É reflexivo e verificável,
caracterizando a importância da experiência na origem do conhecimento (Gerhardt e Silveira, 2009).
Rio Grande
13
Figura 1 - Localização do município do Rio Grande: A) Mapa do Brasil B) Mapa do Rio Grande do Sul
(A) (B)
Fonte: Toralles (2013)
Figura 2 - Localização da área de estudo no Bairro Cassino.
Fonte: Rio Grande (2013)
Rio Grande
14
1.4 Problema e hipótese de estudo
O desenvolvimento das cidades, sem o devido planejamento urbano, acarreta em um
processo de verticalização desordenada. Em consequência disto, grandes construções
ocasionam efeitos negativos à sociedade dependendo do seu lugar de implantação. De acordo
com Nunes (2011) existem diversos problemas a serem analisados, antes de determinar o
aumento do gabarito de altura, a saber: a diminuição da ventilação natural, os prédios
funcionam como “quebra-vento”, acarretando em áreas mais úmidas; ocorre significativo
aumento de temperatura formada pelas “ilhas de calor”; aumento de adensamento de
população, veículos e circulação, gerando conflitos nas áreas de lazer, praias, calçadas,
gerando assim o aumento da concentração de CO2 (dióxido de carbono); aumento da
concentração de resíduos sólidos urbanos (lixo) e aumento de carga de esgotos; gera
interferência paisagística, com isto, a diminuição da sensação de ver e sentir a cidade;
diminuição dos aspectos culturais, paisagens e de recursos naturais a qual sustentam o turismo
de algumas regiões; projeção de sombras, com perda parcial da iluminação natural, gera o
aumento da umidade, “mofo” e doenças asmáticas; e em consequência a perda da salubridade
urbana.
O Projeto Orla realizado pelo Ministério do Meio Ambiente, ressalta os problemas
produzidos no litoral causando impactos socioambientais. A ampla urbanização nesta área
gera contaminação e degradação dos recursos naturais, provocando a erosão em ecossistemas
das praias, dunas e mangues, além da degradação de usos, costumes e modo de vida da
população (Ministério do Meio Ambiente, 2006). Dentre os problemas citados, as sombras
que grandes edifícios provocam no seu entorno é uma das causas destes efeitos negativos. Em
decorrência destes fatores, apresentam-se duas questões importantes que necessitam ser
discutidas a cerca da implantação de prédios altos no Cassino, conduzindo o estudo de caso a
um estudo empírico da verticalização:
a) A verticalização nas quadras analisadas causa dificuldade de acesso ao Sol no
entorno?
b) Os índices urbanísticos vigentes no Bairro Cassino são suficientes para garantir o
acesso solar do entorno?
De acordo com as questões mencionadas, agregado com estudos de outros autores,
vistos ao longo do trabalho, tem-se a hipótese que a implantação da verticalização no local de
15
análise acarreta em sombras na vizinhança, como também nas calçadas e dunas costeiras.
Além disto, é também hipótese de estudo que os atuais índices urbanísticos referentes ao
Cassino não são suficientes para garantir o acesso solar das edificações. Visto como um
problema generalizado no Brasil, a legislação quanto ao uso e ocupação do solo ainda não é o
bastante para assegurar a insolação nas edificações vizinhas.
1.5 Estrutura do trabalho
Este trabalho está distribuído em seis capítulos, neste item serão abordados
resumidamente os assuntos referentes de cada capítulo:
- Capítulo 1: Introdução
Neste capítulo foi iniciada a abordagem do tema proposto, apresentando informações
relacionadas à verticalização e a relevância dos conceitos que abrangem o acesso ao solar nas
edificações. Dispõe de argumentos da importância do tema abordado que justifica a realização
deste trabalho. Coloca os aspectos que serão analisados e o que se pretende alcançar.
Apresenta as características do local de análise. E, finalmente, os problemas e hipóteses
decorrentes do tema.
- Capítulo 2: Referencial temático
No referencial temático inicia-se revisão bibliográfica com breve histórico da formação das
cidades destacando a relação com o Sol e, na continuidade, a formação das primeiras leis
urbanísticas. É apresentada a importância destas leis em prol dos direitos da vizinhança e do
bem estar da população. Apresenta-se também cidades que são exemplos de problemas de
verticalização, assim como soluções que algumas cidades encontraram para prevenir a
obstrução solar nas edificações.
- Capítulo 3: Referencial metodológico
Este capítulo apresenta a revisão bibliográfica referente aos conceitos que abrangem a
insolação. Aborda a relevância destes conceitos para a criação de projetos sustentáveis.
Informa os instrumentos que servem de auxilio para o estudo das sombras. Apresenta o
surgimento do método do envelope solar e como ele contribui para garantir o acesso solar das
edificações.
16
- Capítulo 4: Materiais e métodos
Inicia-se com os procedimentos necessários que fornecem a base para realizar a análise das
sombras. Apresenta os instrumentos utilizados para simular o comportamento do Sol e as
sombras dos edifícios. Finaliza com a elaboração do envelope solar e a simulação das sombras
projetadas.
- Capítulo 5: Estudo aplicado: o caso da verticalização no balneário Cassino
Neste capítulo será demonstrada a aplicação do método proposto (com a utilização do
SketchUp e a construção do envelope solar) para o caso da verticalização de edifícios na zona
do Polo 02 no bairro balneário Cassino, na cidade do Rio Grande, RS. Será apresentado como
resultado o comportamento das sombras dos edifícios. Por fim, será realizada a comparação
das sombras projetadas e a discussão dos resultados obtidos.
- Capítulo 6: Limitações e continuidades
Neste capítulo são abordadas as limitações ocorridas ao longo do trabalho em relação ao
estudo do sombreamento. Além disto, também apresenta algumas indicações de continuidade,
com o objetivo de ampliar o estudo deste trabalho.
- Capítulo 7: Conclusões
Este capítulo aborda as conclusões relacionadas aos assuntos mencionados no trabalho. São
apresentadas as conclusões referentes aos resultados obtidos.
Após, encontram-se as referências bibliográficas que serviram de base para a realização deste
trabalho.
17
2 REFERENCIAL TEMÁTICO
Neste capítulo serão abordados resumidamente os primeiros registros históricos de
cidades, os locais e suas características importantes para este trabalho. É possível observar
desde as primeiras formações das cidades a importância do Sol para as civilizações, seja por
motivos religiosos ou sustentáveis. Porém, este recurso natural deixa de ser relevante com a
revolução industrial, acarretando consequências negativas à sociedade. E, então, dado como
elemento básico, surgem normas necessárias para garantir o acesso solar nas edificações.
2.1 Formação das cidades e a relação com meio ambiente
As cidades foram formadas a partir do agrupamento de pessoas em um determinado local,
dividindo tarefas e compartilhando atividades sociais, as quais beneficiavam a sobrevivência
de todos. São muitas as concepções da verdadeira origem das cidades, mas o que a maioria
dos pesquisadores acredita é que as primeiras cidades se formaram com a agricultura, a qual
estimulou inovações tecnológicas e organizacionais. Os autores Braga e Carvalho (2004, p.
02) esclarecem resumidamente os locais onde surgiram as primeiras cidades:
As primeiras cidades surgiram na Ásia, na Mesopotâmia. A partir de então, se
desenvolveram no norte da África (Vale do Nilo) e no resto da Ásia (até a Índia e
China). Posteriormente expandiram-se pela região do Mediterrâneo e Europa, sob as
civilizações Grega e Romana. No novo mundo, as cidades se desenvolveram na
América Central há mais de 2000 anos, sob as civilizações Maia e Asteca.
Em volta dos Rios Tigre e Eufrates, na cidade de Ur, é que foram organizados os primeiros
agrupamentos sociais localizados na Mesopotâmia. Benevolo (1997, p. 27), cita uma das
características da cidade: “São circundadas por um muro e um fosso, que as defendem e que,
pela primeira vez, excluem o ambiente aberto natural do ambiente fechado da cidade”. Já no
Egito, nos vales do Nilo, segundo Benevolo (2007) as cidades eram feitas para os faraós,
construídas de pedras, com formas geométricas (prismas e pirâmides) e o povoado (maioria
empregados e operários) moravam em construções de tijolos ou acampamentos, que seriam
abandonados após terminarem as construções das pirâmides.
18
Após, nas civilizações Gregas e Romanas, foram formadas as organizações de cidades
mais semelhantes ao que temos hoje. De acordo com quatro características, as cidades gregas
formam um novo caráter de convivência civil. Segundo Benevolo (1997, p. 80):
Justamente por estes quatro caracteres – a unidade, a articulação, o equilíbrio com a
natureza, o limite de crescimento – a cidade grega vale doravante como modelo
universal; dá a ideia de convivência humana uma fisionomia precisa e duradoura no
tempo.
Logo, é na Antiga Grécia que se iniciam as preocupações de formar ambientes mais
confortáveis termicamente, e, consequentemente, aprender a se beneficiar da fonte mais
abundante de energia: o Sol. De acordo com Pérez (2007, p. 11), “Os antigos gregos
planejaram cidades inteiras, na Grécia e Ásia Menor, como a cidade de Priene, que permite
que cada moradia tenha o acesso ao Sol durante o inverno, mantendo aquecidos os
compartimentos de repouso”. Pela mesma razão, os romanos se beneficiaram das mesmas
ideias dos gregos, pois, para mantê-los aquecidos dentro de suas casas com os sistemas de
ipocaustos2, era preciso queimar um número excessivo de madeira, o que acabara causando a
falta deste recurso. Segundo Lamberts et al. (2013) esta técnica de aproveitamento solar nas
edificações foi batizada por Plínio de Heliocaminus, técnica conhecida hoje como inércia
térmica das edificações. Por este motivo, no século VI, o imperador Justiniano criou a
primeira lei ambiental conhecida até então, a qual priorizava o acesso solar nas edificações. A
lei é descrita da seguinte forma:
“Se um objeto está colocado de maneira a obstruir o Sol em um heliocaminus, deve
afirmar-se que tal objeto cria sombra em um local onde a luz do Sol constitui uma
absoluta necessidade. Isto é, assim, uma violação de direito ao Sol do
heliocaminus.” (Espí, 1999 apud Lamberts et al, 2013 p. 10)
Nas América Central se desenvolveram civilizações Maias e Astecas, e onde hoje está
localizado o Peru, os Incas. As construções Maias e Astecas eram caracterizadas por grandes
pirâmides e templos. Já os Incas construíram suas cidades mais simples, pedras sobre pedras,
com uma técnica de amarração que os protegiam de terremotos. A formação de suas cidades
possuía algo em comum, Perez (2007, p. 18) ressalta que “o Sol sempre foi um referencial
para as suas atividades religiosas e para o cotidiano de suas vidas”; sendo assim, nas
construções, tanto os principais edifícios quanto as ruas, os Incas seguiam a orientação dos
pontos cardeais.
2 Ipocausto: túneis subterrâneos onde uma fornalha aquecia o ar, que por sua vez aquecia os ambientes
(Lamberts et al., 1997).
19
No entanto, o continente americano é descoberto pelos espanhóis e portugueses, que
passaram a colonizar a América e tomar posse de todo o território existente fundando seus
próprios núcleos urbanos. Neste período instituiu-se o código urbanístico chamado de Lei das
Índias, um conjunto de normas para determinar o planejamento das novas cidades americanas.
Nestas leis estavam inseridas as diretrizes urbanísticas, o traçado urbano e a disposição dos
principais edifícios (Rhoden, 1999).
No Brasil, segundo Guimarães (2004), os portugueses seguiram a ideia de fundação de
núcleos urbanos dos espanhóis, porém o traçado inicial não correspondia a nenhuma norma.
Além disto, preocupavam-se mais com o direito da propriedade do que dos procedimentos de
fundação das mesmas. A cidade colonial, segundo o autor, possui um aspecto de desordem.
Um dos motivos seria a ausência de traçado prévio, ainda assim uma coerência orgânica está
presente em algumas cidades.
Entretanto, os portugueses tinham como preferência de ocupação a costa brasileira,
tendo como principal motivo o predomínio do aspecto de defesa. Nestas situações, muitos
projetos eram realizados por engenheiros militares, os quais elaboravam as ruas com traçados
ortogonais (Rhoden, 1999).
Em todas estas civilizações citadas, as cidades eram voltadas para o campo e a
agricultura (o que garantia sua sobrevivência) ou para defesa do território conquistado. Nesta
forma de organização começaram a surgir os primeiros aspectos de urbanização, como, por
exemplo, a preocupação com a localização das moradias e direcionamento das ruas. No
entanto, conforme Braga e Carvalho (2004), foi após o período industrial que as cidades
começaram a se desenvolver mais rapidamente e a urbanização se concretizou.
A partir da Revolução Industrial (século XVIII e XIX), as cidades começaram a tomar
outros rumos: o comércio e a indústria atraíram e concentraram uma grande quantidade de
pessoas, reduzindo consideravelmente a vida nos campos. As grandes construções começaram
adquirir formas sem cuidados suficientes no que se refere ao entorno e ao gasto de energia.
Além disto, como aborda Sant’Anna (2007, p. 69), “por falta de perspectivas de uma
moradia digna, grande parte da população ocupou as áreas ambientalmente protegidas”. Ou
seja, a partir deste período não havia preocupação alguma com o meio ambiente e sociedade.
E a percepção da importância da devida utilização do território no espaço urbano demorou a
ocorrer.
20
2.2 O Estatuto da Cidade (EC)
A luta pela terra e a propriedade privada elitizada possui um modelo de cidade própria,
ou seja, concentrando riquezas e excluindo a população menos favorecida. Na metade do
século XX se deu o início de uma luta popular pela reforma urbana no Brasil envolvendo
além de arquitetos e urbanistas, engenheiros e advogados, como também ONGs e
parlamentares progressistas lutando pelos seus direitos de moradia, transporte e saneamento.
Os artigos 182 e 183 da Constituição Federal de 1988 tratam da responsabilidade do
Município com todos os cidadãos, garantindo segurança em relação aos seus direitos
territoriais e ocupação do solo (Brasil, 1988). Sendo que, o artigo 183 se refere à usucapião de
áreas urbanas, enquanto o artigo 182, em destaque, trata da política de desenvolvimento
urbano, tratando da função social da cidade e da obrigatoriedade da formulação de planos
diretores enquanto instrumento de gestão do território.
Art. 182. A política de desenvolvimento urbano, executada pelo poder público
municipal, conforme diretrizes gerais fixadas em lei, tem por objetivo ordenar o
pleno desenvolvimento das funções sociais da cidade e garantir o bem-estar de seus
habitantes.
1º - O plano diretor, aprovado pela Câmara Municipal, obrigatório para cidades com
mais de vinte mil habitantes, é o instrumento básico da política de desenvolvimento
e de expansão urbana.
2º - A propriedade urbana cumpre sua função social quando atende às exigências
fundamentais de ordenação da cidade expressas no plano diretor.
[...]
Estes artigos foram regulamentados em uma nova lei 13 anos após terem sido
aprovados junto à Constituição Federal, estabelecendo assim alguns limites ao direito da
propriedade. Em vigor desde 2001, o Estatuto da Cidade (Lei Federal nº 10257/2001) surgiu
como uma política urbana, com o intuito de organizar as cidades de maneira justa para que
todo o cidadão, independente do seu nível social, tenha boas condições de moradia. Sendo
assim, este trabalho de construção e planejamento urbano contribui para uma sociedade mais
igualitária e sociável.
Art. 1° Na execução da política urbana, de que tratam os arts. 182 e 183 da
Constituição Federal, será aplicado o previsto nesta lei.
Parágrafo único. Para todos os efeitos, esta Lei, denominada Estatuto da Cidade,
estabelece normas de ordem pública e interesse social que regulam o uso de
propriedade urbana em prol do bem coletivo, da segurança e do bem-estar dos
cidadãos, bem como do equilíbrio ambiental.
Durante o século XX permeou-se um princípio de propriedade extremamente
individualista, como ressalta Fernandes (2010, p. 61) “a ação efetiva dos setores privados
21
ligados ao processo de desenvolvimento urbano pautou-se por outra noção, qual seja, a do
direto de propriedade individual, considerado por muitos como direito irrestrito”, o qual foi
aprovado pelo Código Civil de 1916. No entanto, desde 1934 todas as Constituições
Brasileiras tentaram introduzir os conceitos das funções sociais da propriedade e da cidade.
Este princípio por sua vez, propõe um fim para as ideias individualistas da propriedade
somente na Constituição de 1988 e finalmente regularizada em 2001, com o Estatuto da
Cidade. Segundo Fernandes (2010, p. 61) “com isso estabelecem-se as bases de um novo
paradigma jurídico-político que controle o uso do solo e o desenvolvimento urbano pelo
poder público e pela sociedade organizada”, sendo assim, o poder público tem o poder de
intervir na utilização do solo urbano com base nas leis que regem o bem-estar tanto do
proprietário quanto da cidade. Consequentemente inicia-se o equilíbrio do desenvolvimento
urbano que envolve o interesse pessoal e sustentável nas cidades.
Com a implementação do Estatuto da Cidade surge um processo de mobilização, junto
aos movimentos populares, pela obrigação dos planos diretores para municípios com mais de
20 mil habitantes, com a ideia de introduzir a participação popular da sociedade na proposição
dos mesmos. Apesar das dificuldades enfrentadas para a regulamentação dos planos diretores
(principalmente pela resistência dos construtores civis e especuladores imobiliários), estes têm
se tornado instrumentos importantes para ordenação e gestão dos territórios municipais.
2.3 Plano Diretor
O plano diretor tem como objetivo o planejamento urbano, sendo um instrumento para
a gestão do município de forma a organizar diversos fatores que envolvem o mesmo, como a
habitação, saneamento, mobilidade urbana, conservação e proteção do meio ambiente, entre
outras exigências de utilidade coletiva. Sendo assim, o plano diretor como instrumento de
gestão do território municipal torna-se um processo político, no qual auxilia na solução dos
problemas urbanos, atendendo ao desenvolvimento econômico, territorial e ambiental.
Importante salientar que para o plano diretor cumprir devidamente o seu papel, a
elaboração destes espaços deve entrar em consenso com as necessidades coletivas de maneira
social e econômica. É necessário, portanto ter a participação da sociedade com plena
transparência nas informações dos projetos que serão realizados no município. A participação
22
da população nos projetos para o desenvolvimento urbano é uma das condições mais
relevantes do plano diretor.
Cada região possui uma característica e história, sendo assim, arquitetos e urbanistas e
engenheiros utilizam-se destes fatores e colocam o modelo da cidade futura em prática,
tornando-a mais sociável e igualitária. Como organizadores da cidade, constroem estes
modelos espaciais segundo normas nas quais ajudam na ordenação territorial do município.
De acordo com Santa Catharina (2012, p. 12) “a ideia de cidade é trabalhada de acordo com
modelos baseados por regras e índices que devem ser respeitados para manter a ordenança
nas construções.”.
Dentre as diversas funções sociais do plano diretor, nele se aplicam os conceitos e
procedimentos territoriais que devem ser respeitados, Barros et al (2010, p. 113) citam alguns
deles como parcelamento, edificação e utilização compulsórios, direito de preempção, outorga
onerosa do direito de construir, operações urbanas consorciadas e transferência do direito de
construir. O plano diretor da cidade em defesa do bem comum atua com base no conjunto de
normas do regime urbanístico. Este por sua vez possui intervenção no zoneamento e uso de
ocupação do solo, delimitando a dimensão do terreno e a sua utilização a partir de índices e
regramentos.
2.4 Zoneamento urbano: Lei de uso e ocupação do solo
O zoneamento urbano tem como função a delimitação do território, estabelecendo
regras para o uso e ocupação do solo de acordo com a finalidade desejada em determinadas
áreas urbanas. Tais regras estabelecem os tipos de uso da propriedade permitidos ou proibidos
para cada zona, bem como os potenciais construtivos das edificações que nela sejam
construídas. Segundo Perez (2007, p. 07), “o zoneamento do solo é conceituado como um
instrumento legal utilizado pelo poder público, para controlar o uso da terra, as densidades
de população, a localização, a dimensão, o volume dos edifícios e seus usos específicos em
prol do bem-estar geral.”. Ou seja, para a devida organização de uma cidade, a propriedade
nela inserida, além de alcançar os objetivos do proprietário, deve cumprir sua função com a
sociedade.
23
As zonas são demarcadas respeitando as características e necessidades do município,
conforme a destinação planejada para determinada área, ou seja, “o zoneamento pode ser
definido de acordo com a destinação que a área em específico irá receber, ou seja, a
limitação do território poderá ser urbana, industrial, ambiental, comercial, turística,
conforme a necessidade de cada localidade em específico” (Dorneles, 2010, p. 456). A fim de
melhor administrar a distribuição espacial da população, o zoneamento contribui para o
equilíbrio social e ambiental das cidades, atendendo as necessidades básicas das mesmas.
Sendo assim, este é um instrumento de grande importância dentro do plano diretor, pois
garante a utilização adequada do solo urbano.
Além disto, para garantir o pleno desenvolvimento social dentro da cidade, são
estabelecidos os índices urbanísticos, que são parâmetros construtivos, os quais devem ser
respeitados dentro de cada propriedade. Os índices urbanísticos são um conjunto de normas
que regulamentam o dimensionamento das construções e sua ocupação do solo, como
veremos a seguir.
2.5 Índices Urbanísticos
Os índices urbanísticos são determinados pelos Planos Diretores de cada município,
especificando as dimensões das edificações em relação ao terreno onde serão construídos e ao
seu uso. Estes índices definem os limites máximos para cada um dos instrumentos de controle
urbanístico, os quais serão detalhados a seguir, em cada zona da cidade. São eles:
Índice de aproveitamento
É um fator estabelecido que multiplicado pela área do terreno define a área total da
construção. Ou seja, é uma relação entre a área total construída e a área total do lote.
Equação 1 - Índice de aproveitamento
Onde:
IAi:índice de aproveitamento
AC: área construída [m²]
AL: área do lote [m²]
Fonte: Pegoretti (2013). Disponível em: <http://pt.slideshare.net/gustavosmalt/ndices-urbanisticos>.
24
Taxa de ocupação
É a relação percentual entre a projeção horizontal da edificação e a área do terreno.
Representado da seguinte forma:
Equação 2 - Taxa de ocupação.
Onde:
TO: Taxa de ocupação (%)
ATPH: Área total projeção horizontal [m²]
ATL: Área total do lote [m²]
Fonte: Pegoretti (2013). Disponível em: <http://pt.slideshare.net/gustavosmalt/ndices-urbanisticos>.
Taxa de permeabilidade
É a porcentagem da área do terreno que deve permanecer permeável. Calculada pela
fórmula a seguir:
Equação 3 - Taxa de permeabilidade.
Onde:
TP: Taxa de permeabilidade (%)
AP: Área permeável [m²]
ATL: Área total do lote [m²]
Fonte: Pegoretti (2013). Disponível em: <http://pt.slideshare.net/gustavosmalt/ndices-urbanisticos>.
Gabarito
Expressa em pavimentos ou metros, a altura máxima permitida das edificações.
Recuos
É distância que a edificação deve observar a partir das divisas do lote. Sendo elas:
frontais, laterais e fundos.
25
2.6 Estudo de Impacto da Vizinhança (EIV)
O estudo de impacto da vizinhança (EIV) é um instrumento proposto pelo Estatuto da
Cidade e presente nos planos diretores. Trata-se da exigência de estudos prévios de
interferência de edificações (ou outros tipos de empreendimentos ou obras de infraestrutura)
sobre a vizinhança e a atividade no local. Dá ao Poder Público o direito de verificar os
impactos causados por qualquer que seja a atividade realizada na cidade, e então decidir se a
construção está de acordo com o planejamento urbano do município.
Art. 37. [Lei Federal 10257/2011] O EIV será executado de forma a contemplar os
efeitos positivos e negativos do empreendimento ou atividade quanto à qualidade de
vida da população residente na área e suas proximidades, incluindo a análise no
mínimo das seguintes questões:
I. adensamento populacional;
II. equipamentos urbanos e comunitários;
III. uso e ocupação do solo;
IV. valorização imobiliária;
V. geração de tráfego e demanda por transporte público;
VI. ventilação e iluminação;
VII. paisagem urbana e patrimônio natural e cultural.
Este instrumento de planejamento urbano foi instituído de maneira a contribuir para a
qualidade de vida da população, fundada com a função social de prevenir conflitos causados
no entorno tanto em outras edificações e espaços abertos quanto no meio ambiente natural.
Para o EIV ser concretizado devidamente deverá levar em consideração as opiniões coletivas
e de que tipo de cidade a população deseja, para que o desenvolvimento da cidade seja
elaborado de forma a causar o menor ou nenhum impacto negativo sobre seus habitantes.
Segundo Prestes (2006, p.02), o EIV “trata-se de um instrumento contemporâneo, que atende
às exigências da vida moderna e que está integrado ao direito urbano-ambiental, que tem sua
matriz no cumprimento da função social da propriedade.”.
O EIV é uma forma de conduzir o proprietário a desempenhar sua função com a
sociedade, pois o mesmo deve elaborar o estudo de impacto da vizinhança de forma a
apresentar as consequências do empreendimento para posteriormente, ser avaliado por uma
equipe especializada das secretarias municipais. Além disso, o projeto deve ser esclarecido à
comunidade em audiências públicas, para que a comunidade também possa participar e impor
sua opinião a respeito.
26
Apesar de ser um instrumento importante para a construção de uma sociedade mais
democrática, por ser aceito e concretizado recentemente (década de 1990), ainda não é o
suficiente para atender a todos as exigências de que uma sociedade necessita. Dependendo do
porte ou relevância de um empreendimento, a sua implantação pode conturbar o andamento
de uma região que até então estava em equilíbrio. Pois mesmo atendendo as exigências
determinadas pela legislação do zoneamento municipal, ainda assim pode ser causador de
distúrbios para a vizinhança do estabelecimento (Sant’anna, 2007).
Isto pode ocorrer, por exemplo, quando se trata do acesso ao Sol nas edificações, pois
as leis que regem este quesito são ainda muito simples e necessitam de maior atenção por
parte do poder público. Quanto a estas leis, Pérez (2007, p. 02) destaca: “não contemplam a
latitude da cidade, trajetória aparente do Sol, orientação das fachadas e aberturas, os dados
climáticos em geral, o que prejudica a sua eficácia”. Estes são fatores que devem ser revistos
pela equipe do plano diretor e consequentemente na elaboração de novos projetos
arquitetônicos.
2.7 O direito ao Sol
O problema do Brasil em relação aos impactos especificados na lei, com respeito à
iluminação, é a falta de consistência em relação aos métodos de avaliação destes impactos.
Rigatti et al (2010, p. 172), menciona: “Trata-se de uma questão atual e pertinente, à medida
que o próprio poder público considera a iluminação natural e insolação como
importante quesito na configuração de futuras edificações.” Ou seja, apesar do próprio
poder público admitir a importância do acesso solar, os itens mencionados na lei ainda não
são o suficiente para garantir o direito ao Sol.
Assis (2002, p. 992) compartilha desta ideia na qual relata a importância da
preservação da iluminação natural nas edificações e propõe: “introduzir, na legislação
urbana, dispositivos que garantam acesso ao Sol e à luz, de acordo com determinados
critérios.” E, além disto, estimular a utilização de recursos naturais, de forma a diminuir o
consumo de energia operante.
Pérez (2007) também trata da influência dos órgãos públicos para garantir o acesso ao
Sol, de modo a fornecer subsídios para introduzir o conceito de acesso solar nas legislações.
27
Assim como, propor aos estudantes da área da construção civil, a adoção de métodos que
contemplem o direito ao Sol no planejamento de projetos.
Os métodos de estudos surgem com o intuito de conscientizar a importante utilização
do Sol como recurso natural para construções sustentáveis, Frota (2004, p. 12) salienta:
“Inclusive no sentido de melhor aproveitar essa forma de energia renovável e até mesmo
para procurar, com mais rigor, garantir o ‘direito ao Sol’.”
A consciência de se obter uma arquitetura mais sustentável está relacionada também
com a qualidade de vida. Knowles (2003, p. 15) expressa esta ideia de maneira objetiva:
“Garantir o acesso solar, é então, essencial para a conservação da energia e a qualidade de
nossas vidas”.
2.8 Exemplos de cidades com problemas e soluções de acesso ao Sol
A verticalização urbana traz sérias consequências referentes ao acesso ao Sol,
comprometendo o acesso da luz natural nas edificações. Algumas localidades, como nos
Estados Unidos, já utilizam de padrões tecnológicos nas cidades valorizando o acesso solar.
Estas estimularam projetos de estudos no Brasil, visto que muitas são as cidades prejudicadas
pela falta de regulamentação do direito ao Sol, como, por exemplo, duas localidades
litorâneas brasileiras: Camboriú, em Santa Catarina; e Boa Viagem, localizada na zona sul de
Recife.
Camboriú possui seu ponto turístico na Praia Central, porém a partir das 14h não é
mais possível aproveitar o Sol na praia (Fig. 03), Noriler (2013, p. 02) salienta: “verificou-se
que a ausência de determinadas especificações legais permitiu com que prédios fossem
construídos de maneira desordenada fator este que levou a criação de sombra em sua praia
central.”. A expansão do setor imobiliário em Camboriú começou a crescer em 1980 e
nenhum tipo de regulamentação foi elaborado na época, ocasionando tais conturbações na
orla.
28
Figura 3- Impacto das sombras em Camboriú
Fonte: Sônego (2012)
Na praia de Boa Viagem foi feita uma análise do impacto da verticalização na Av.
Beira Mar, sendo um dos motivos principais o efeito prejudicial do sombreamento causado
pelos prédios muito próximos a praia. De acordo com o Gonçalves et al (2013), a praia é uma
área onde se requer a presença do Sol, mas a sombra dos edifícios alcançam a areia e
prejudica as atividades de lazer da população. Além disto, verificou-se através de simulação
de sombra, realizada com o Google Sketchup, a ausência de Sol na praia desta região a partir
das 14h, no mês de abril de 2011 (Fig. 04).
Figura 4 – Simulação gerada de três edifícios em Boa Viagem, representando a projeção de sombra na linha da
costa no mês de abril de 2011 às 14h.
Fonte: Gonçalves et al (2013)
29
Importante salientar que em 2014, na cidade litorânea de Torres no Rio Grande do Sul
(Fig. 05), estava em debate uma possível mudança no plano diretor do município para
permitir prédios mais altos nas quadras à beira mar, sendo que atualmente é permitido prédios
até 3 pavimentos mais a caixa d’água. Houve um abaixo assinado contestando a ideia e entre
os motivos principais estão a consequente perda de ventilação natural, sombras na praia e
aumento da umidade na região (Monteiro, 2014).
Figura 5 – Torres (RS)
Fonte: Freitas (2014)
A fim de evitar estes desconfortos e reservar os direitos em relação ao Sol, Los
Angeles, nos Estados Unidos (EUA), foi um dos primeiros lugares a implantar uma solução
eficiente para o acesso ao Sol, chamado de Envelope Solar. Segundo Loura e Assis (2004),
“A cidade é toda divida em zonas, e cada uma delas tem um envelope definido verticalmente
pela razão entre o volume do edifício e sua superfície. E horizontalmente, varia de acordo
com a densidade construtiva.”. Desta maneira, eles procuraram favorecer o acesso à luz solar
para toda a região. Para isto, eles planejam e fazem o bom uso do zoneamento para beneficiar
até mesmo a economia de energia.
Um estudo realizado na cidade de Paracatu, Minas Gerais, mostrou ser possível a
complementação do uso do envelope solar com as leis de uso e ocupação do solo urbano de
municípios de médio porte como este. Considerando a importância dos planos diretores para o
desenvolvimento urbano, este estudo revela a necessidade que este setor possui de promover a
melhoria das condições ambientais e a eficiência energética (Assis, et al. 2007).
30
3 REFERENCIAL METODOLÓGICO
3.1 Introdução
Desde os primórdios a luz natural é um elemento essencial na arquitetura, oferecendo
conforto para os usuários. Entretanto, com o rápido crescimento urbanístico este recurso
acabou sendo ignorado ao longo do tempo. Hoje, com a atual crise energética, o
aproveitamento deste recurso natural retorna, e contribui para a criação de projetos
sustentáveis. O Sol está disponível na maior parte do tempo, mas para utilizá-lo com
eficiência é fundamental considerar os estudos de geometria da insolação. Partindo destes
conceitos, são desenvolvidos soluções e instrumentos que auxiliam na elaboração de projetos
que garantem a acessibilidade solar.
3.2 Geometria solar
A geometria da insolação permite estudar e analisar a trajetória solar e seus ângulos de
incidência de acordo com a latitude e época do ano. Sabe-se que o Sol é o centro do sistema
de planetas, e que a Terra gira em torno dele. Mas para um observador na Terra é como se o
Sol girasse em torno Terra, o que resulta em um movimento aparente com mudanças de
posicionamento do Sol ao longo do dia e do ano.
Por este motivo, a geometria solar estuda a trajetória aparente do Sol, o qual considera
o observador o centro do plano horizontal. Isto ocorre, pois a terra possui uma inclinação em
relação ao plano da eclíptica de 23,5° e realiza movimentos de translação e rotação que
caracterizam o movimento aparente do Sol em relação ao observador. Este ângulo de
inclinação em relação à normal é medido a partir do Equador, e dele formam-se as linhas
imaginárias dos trópicos de Capricórnio no hemisfério sul e de Câncer no hemisfério norte,
bem como os círculos polares Antártico e Ártico, respectivamente. Frota (2004) descreve a
trajetória aparente do Sol ao longo do dia e do ano semelhante a um espiral movendo-se entre
os trópicos de Câncer e Capricórnio, com duração de seis meses em cada direção.
31
Em consequência desta inclinação existente entre o eixo de rotação e o plano de
translação da Terra ao redor do Sol, ocorrem os solstícios de verão e inverno, geralmente nos
dias 21 de dezembro e 21 de junho, respectivamente. No solstício de verão tem-se a maior
trajetória solar, ou seja, o Sol permanece por mais tempo na abóbada celeste. No solstício de
inverno a duração do Sol é menor no dia, resultante da menor trajetória solar.
No dia de solstício de verão no hemisfério sul, o Sol fica a pino ao meio dia sobre o
trópico de Capricórnio; ao mesmo tempo, ocorre o solstício de inverno no hemisfério norte.
No solstício de inverno no hemisfério sul, o Sol fica a pino ao meio dia sobre o trópico de
Câncer, e simultaneamente ocorre o solstício de verão no hemisfério norte. Porém, ao sul do
trópico de Capricórnio e ao norte do trópico de Câncer o Sol nunca fica a pino, visto que a
altura solar é inferior a 90°. Importante salientar que este fenômeno manifesta-se inclusive, na
cidade do Rio Grande, estudo de caso deste trabalho descrito no item 4.2.
Existem duas datas denominadas de equinócios, quando o Sol incide igualmente nos
hemisférios. Nos dia 21 de março ocorre o equinócio de outono no hemisfério sul e equinócio
de primavera no hemisfério norte. Já no dia 21 de setembro acontece o equinócio de
primavera no hemisfério sul e o equinócio de outono no hemisfério norte. Frota (2004)
esclarece: nos equinócios o Sol passa pelo Equador terrestre, o que justifica a duração do dia
igual à da noite em qualquer ponto da Terra (Fig. 06).
Figura 06 - movimento da Terra ao redor do Sol, marcando as posições dos equinócios e solstícios.
Fonte: Lamberts et al, (2013).
32
3.2.1 Posição solar e intensidade de radiação
O ângulo de incidência do Sol e o seu período de permanência acima do horizonte
dependem da latitude3
de cada região e época do ano. Portanto, são estas condições
geométricas de exposição ao Sol que determinam os pontos mais quentes e mais frios da
Terra. Frota (2004) explica os ângulos de incidência de acordo com a “lei dos cossenos” da
seguinte maneira: “a intensidade de radiação incidente sobre uma superfície inclinada é
igual à intensidade normal pelo co-seno do ângulo de incidência, medido com relação à
normal.” Ou seja, quanto maior o ângulo de incidência, menor a intensidade de radiação. De
mesmo modo, a radiação solar diminui quanto maior for a latitude do lugar.
A Figura 07 representa um exemplo do comportamento do Sol acima da linha do
horizonte referente aos solstícios e equinócios com a altura solar ao meio dia em tempo solar
verdadeiro - TSV.
Figura 7 - Exemplos de posição/altura do Sol ao meio-dia (TSV) e tempo e permanência do Sol acima do
horizonte nos Solstícios de inverno e de verão e nos equinócios
Fonte: Frota (2004).
3 Latitude: Medida a partir do Equador, imaginando-se que cada ponto da superfície terrestre está contido em um
círculo paralelo ao Equador. Mede-se a latitude de 0° a 90° e será dito que ela é Norte, se estiver acima da linha
do Equador, e Sul, se estiver abaixo (Frota, 2004).
33
3.2.2 Conceitos fundamentais
Além dos estudos vistos até então, existem conhecimentos importantes para a
compreensão da geometria solar. Estes conceitos, mencionados a seguir, são fundamentais
para a correta utilização dos instrumentos que auxiliam na construção de projetos e espaços
urbanos.
Azimute e altura solar
Os sistemas de coordenadas latitude e longitude4 são utilizados para localizar um
ponto na superfície terrestre. Para um observador posicionado em certa latitude, o azimute e a
altura permitem encontrar a posição de um corpo celeste em relação ao seu plano do horizonte
e, além disto, determinam a posição horária do Sol (Frota, 2004).
O azimute é definido como o ângulo formado entre o norte geográfico (ou verdadeiro)
e a projeção do Sol no plano horizontal. A altura solar é definida como o ângulo formado
entre o Sol e o plano horizontal da Terra. Frota (2004) explica a relação da altura solar com a
hora do dia: ao amanhecer a altura solar é zero, e alcança o seu valor máximo de altura ao
meio dia. Deste horário até o pôr-do-Sol, a altura solar diminui até atingir zero novamente. Na
Figura 08, representando a esfera celeste, estão indicadas as coordenadas em questão. O
zênite e o nadir, indicados na figura, são encontrados a partir de uma linha que passa pelo
observador e outra linha perpendicular ao seu plano do horizonte.
Figura 8 – Sistema de coordenadas azimute e altura solar
Fonte: Neto (2010)
4 Longitude: são medidas de 0° a 180°, a leste ou a Oeste do Meridiano de Greenwich (Frota, 2004)
34
Norte Magnético e Norte Geográfico (ou verdadeiro)
O norte magnético, o qual é definido pela bússola, varia ao longo do tempo e de um
lugar para o outro. Há uma falta de conformidade angular indicada pelo valor da declinação
magnética, em comparação com o norte geográfico (Lamberts et al, 2013). As cartas de
declinação magnéticas devem ser elaboradas periodicamente, pois os valores obtidos não são
contínuos.
O Norte geográfico, também chamado de verdadeiro, é o norte adotado na geometria
da insolação. Este é determinado através do movimento aparente do Sol, assim como o
Equador, os trópicos de Câncer e de Capricórnio, e os círculos polares Ártico e Antártico
(Frota 2004).
Tempo legal e tempo solar verdadeiro (TSV)
O tempo legal é o horário utilizado no cotidiano, ou seja, o horário marcado no
relógio. De acordo com Frota (2004) “o globo terrestre é dividido em 24 fusos horários, iguais
e identificados pela longitude do respectivo meridiano central”. Estes “fusos” horários oficiais
não seguem o fuso geográfico, Frota (2004) justifica esta questão pelo fato de que cada divisa
de estados, fronteiras entre países e acidentes geográficos adotam fusos convenientes para
estes locais.
Já o tempo solar verdadeiro (TSV), ou geográfico, é o horário utilizado na prática para
a utilização dos instrumentos de geometria solar. O Sol meridiano determina o meridiano5 do
lugar, no qual o TSV, ao meio-dia, representa à passagem do Sol pelo meridiano do lugar.
Resultando em horários simétricos de nascer e de pôr-do-Sol (Frota 2004).
3.2.3 Instrumentos de geometria solar e estudos das sombras
Os instrumentos de estudos da geometria solar foram elaborados para facilitar a
compreensão da trajetória solar. De modo que é possível observar o comportamento do Sol de
maneira prática e localizá-lo conforme a latitude, data e hora desejada. Estes dispositivos
permitem simular e analisar o sombreamento, sejam eles digitais ou físicos. Neste subcapítulo
5 Meridiano: linhas imaginárias que formam semicírculos estendendo-se de um pólo a outro (Frota e Schiffer,
2001)
35
serão abordados como exemplo alguns instrumentos que auxiliam estudantes e profissionais
na composição de projeto.
Existem dois métodos que auxiliam nas questões de geometria solar, por meio de
plantas e cortes, denominados carta solar (Fig. 09A) e transferidores auxiliares (Fig. 09B). A
carta solar apresenta um gráfico com datas como solstícios e equinócios, e horários nos quais
o Sol está acima do horizonte; dela também podem ser extraídos os dados de azimute e altura
solar. Específica para cada latitude, a carta aplicada sobre a planta, posicionada de acordo
com o norte verdadeiro, possibilita analisar as trajetórias do Sol. Os transferidores auxiliares –
de coordenadas horizontais, azimutes e alturas - auxiliam na leitura sobre a carta para
determinar as sombras projetadas pelo edifício, no entorno e sobre si mesmo, em função da
data e hora (Frota 2001).
Figura 9 - Instrumentos para estudos da geometria da insolação: A) Carta solar B) Transferidor auxiliar
(A) (B)
Fonte: Frota, (2001).
Entre os instrumentos para os estudos geométricos da insolação encontram-se as
tabelas de coordenadas solares. Estas tabelas possuem os valores já calculados para as
coordenadas horizontais do Sol, em determinada latitude. Frota (2004) aponta que estes
valores podem ser aplicados a qualquer localidade que esteja situada no mesmo local, porém
possui o inconveniente de não utilizar uma linguagem de desenho.
A noção de geometria solar também pode ser proporcionada a partir de panorâmicas
solares (Fig. 10), as quais representam de maneira gráfica os valores presentes nas tabelas de
36
coordenadas solares em determinada latitude. A título de exemplo, o “Programa Sol”,
realizado pela empresa HELIOTEC Equipamentos Didáticos, possui tabelas de ângulos
solares geradas para 5.506 localidades no Brasil e a representação gráfica das mesmas
(HELIOTEC 2007).
Figura 10 – Panorâmica solar
Fonte: HELIOTEC (2007)
Para auxiliar na simulação de sombreamento e acesso ao Sol, existem diversos
programas computacionais que facilitam este processo. Lamberts et al (2013) sita alguns
destes programas, como o AutoCAD e 3D Studio Max. Estes softwares permitem posicionar o
Sol na abóbada celeste para qualquer latitude, data e hora, e verificar a projeção das sombras
existentes do modelo em análise.
Rigatti et al (2010) fez um estudo do impacto das sombras da vizinhança a partir do
programa Apolux. O programa realiza cálculos de iluminação natural em diversas condições
como altitude e latitude, gerando dados que permitem visualizar imagens semirrealistas,
demonstrando o comportamento das sombras em datas e horas específicas.
Estudos de simuladores solares também são realizados em laboratórios por meio de
maquetes físicas, com os pontos cardeais determinados. Os simuladores possuem um projetor
de luz representando o Sol e uma prancheta representando o plano do horizonte. Estes
simuladores também auxiliam na compreensão da carta solar (Frota 2004). Um dos
37
instrumentos que auxiliam na compreensão do movimento solar e do comportamento das
sombras é denominado de heliodon.
Outro método para avaliar as sombras dos edifícios pode ser feito a partir do programa
SketchUp. Através deste software é possível criar modelos tridimensionais, os quais
proporcionam resultados rápidos, permitindo a manipulação e a quantificação dos modelos
em análise. Ribeiro et al (2010) descreve a possibilidade de obter figuras de sombreamento
pelas edificações em qualquer data ou hora a partir do SketchUp. Além disto, as modelagens
3D foram exportadas para o ambiente do Google Earth, software que disponibiliza imagens
de satélite do planeta, que possibilitou a observação, e análise das sombras, em perspectiva
das edificações no contexto geral da área de estudo. Este instrumento, o qual auxilia na
percepção do comportamento das sombras, é visto detalhadamente no tópico a seguir.
3.3 Software SketchUp: simulação das sombras através da modelagem 3D
A criação de modelagens 3D proporciona aos estudantes e profissionais a visualização
dos projetos, aumentando a compreensão sobre o mesmo. Em relação à analise de
sombreamento, o software SketchUp contribui para estudar as edificações e o comportamento
das sombras geradas de forma eficiente.
Gonçalves et al (2013), mencionado no item 2.8, utilizou a modelagem 3D
proporcionada pelo programa SketchUp para a comparação das alturas dos edifícios em
diferentes épocas do ano. Através da simulação das sombras e com a visualização das
modelagens sobre a imagem de satélite disponível pelo Google Earth, foi possível constatar
que as sombras projetadas pelo menor edifício, construído em 1980 (de 16 andares com
59,00m de altura), já alcança a faixa de areia às 14h.
Além das simulações das sombras no entorno das edificações, Tamura (2010) fez o
uso do programa Google SketchUp 7.0.657 Pro para simular a iluminação natural no interior
da edificação em duas situações, a primeira de acordo com os edifícios realizados segundo a
ocupação permitida pela legislação de Curitiba e, a segunda situação seguindo o conceito do
envelope solar. Os dados obtidos confirmaram a eficiência do uso do envelope solar com um
aumento da fração de luz/imagem no interior da edificação de 879% em relação com o uso
dos parâmetros legais.
38
Piaskowy (2014) realizou levantamentos das edificações in loco na cidade de Curitiba,
que possibilitou a construção da modelagem 3D utilizando o SketchUp 8.0. O autor demarcou
o número dos pavimentos, considerando cada pavimento com pé direito de 3,00m para cada
edificação. As sombras foram avaliadas em porcentagem e comparadas em três situações
distintas de urbanização e orientação solar.
No propósito de verificar o fator de visão de céu, analisando o impacto da obstrução
solar no entorno gerado pela urbanização, Leal et al (2013) adotou o SketchUp 7.0 para
modelar quatro diferentes cenários e após inseriu-os no software Ecotec 2010 para simular o
nível de obstrução do céu em determinado ponto. Os cenários foram construídos de acordo
com diferentes larguras das ruas, comparando os edifícios construídos com até 5 pavimentos e
o adensamento máximo permitido de 15 a 20 pavimentos. Leal et al (2013) conclui que
mesmo variando a largura das ruas, o fator de visão de céu aumenta com a altura máxima de
até 5 pavimentos.
Ribeiro et al (2010) utilizou o software SketchUp para observação e análise do
impacto do sombreamento das edificações localizadas na orla marítima de João Pessoa. As
edificações analisadas foram extraídas a partir dos mapas contendo as dimensões dos lotes,
inspeção in loco e imagens pelo satélite do Google Earth para obter o formato das
edificações. Através da contagem do número de pavimentos e multiplicado por 3 (pé direito
de 3,00m adotado como altura média de cada pavimento) obteve-se a altura em metros de
cada edificação. Após, através das modelagens 3D, gerou-se as figuras das sombras através do
SketchUp. Além disto Ribeiro (2010) exportou essas modelagens para o Google Earth para a
visualização 3D das áreas urbanas analisadas.
Dutra (2011) explica o processo de utilização do software SketchUp para o estudo de
impacto da vizinhança quanto ao sombreamento da seguinte forma: 1) primeiramente são
necessários os dados da área a ser analisada e do entorno imediato a partir das imagens aéreas
do Google Earth, os índices urbanísticos vigentes da cidade em estudo e, por fim, o mapa da
área analisada no SketchUp para a modelagens 3D, a qual permite a verificação das sombras
no entorno; 2) após o recolhimento dos dados, inicia-se a configuração da localização
geográfica no SketchUp do local em estudo; 3) indicar a orientação Norte no ambiente virtual
de acordo com o Norte do terreno; 4) as cores dos modelos devem ser claras, para destacar a
projeção das sombras; 5) por fim, determinar as horas e épocas do ano que se deseja analisar
39
as sombras, de preferência em épocas mais frias, o que garante a insolação em outras épocas
do ano.
Na intenção de se obter uma análise quantitativa das sombras geradas pelos edifícios,
o programa SketchUp possui instrumentos que tornam essa verificação possível. Signorini
(2012) descreve a viabilidade deste processo através de ferramentas de desenho e de medição
do programa. Além disto, aborda a flexibilidade do SketchUp, por ser também um programa
de fácil acesso pelos projetistas. Sendo assim, torna-se possível elaborar projetos efetuando-se
os estudos das sombras, alcançando resultados imediatos e com reprodução de imagens
semelhantes ao modelo real.
De acordo com os exemplos vistos anteriormente, é possível constatar a importância
da utilização do software para a elaboração de um projeto. É necessário estudar o projeto a
fim de melhorar a edificação com relação à obstrução solar do entorno. Com o edifício
analisado de acordo com a incidência solar é possível obter resultados positivos para o próprio
conforto térmico do edifício, além de contribuir para que o acesso solar do entorno não seja
afetado.
3.4 Envelope Solar
Existem vários estudos voltados para iluminação natural para garantir o acesso solar
nas edificações. Em consequência disto é possível encontrar diversos métodos e instrumentos
que auxiliam estudantes e profissionais a implantarem o acesso solar no planejamento urbano.
O envelope solar surge com a ideia de preservar o direito ao Sol das edificações; o
funcionamento deste método é visto a seguir.
3.4.1 Conceito
O conceito de “envelope solar” nasce por volta de 1980, fundamentado em estudos de
estratégias de acesso solar nas edificações, pelos arquitetos Ralph Knowles e Richard D.
Berry (Tamura, 2010). Garantir a insolação nos períodos de funcionamento da edificação é a
proposta fundamental do envelope solar. A construção de um envelope solar é realizada a
partir de variáveis necessárias para a sua concepção, como: tamanho do local, orientação,
latitude, o tempo de acesso solar desejado para a edificação e a quantidade de sombra
permitida em ruas e edifícios adjacentes (Pérez, 2010). Dentre os principais benefícios de
40
utilização do envelope está o efeito bactericida do Sol, o conforto térmico dos usuários e o
aproveitamento da energia solar.
Segundo Assis (2002) o envelope solar segue certos critérios que geram um volume
sobre o terreno no qual o edifício deve ficar inserido. Sendo assim garante que este edifício
não irá projetar sombras indesejáveis sobre a vizinhança. No entanto, a autora salienta que
não há um acordo sobre esses critérios entre os profissionais que o utilizam para a geração dos
ângulos de obstrução: “havendo, além disso, uma série de métodos aparentemente diferentes
para a formação do próprio envelope solar” (Assis, 2002, p. 992).
Assis et al (2007) destaca duas principais maneiras para gerar um envelope: 1) uma
pelo método de Knowles e Berry (1980) (Fig. 11), a qual se determina o volume do envelope
pelo cruzamento diagonal de ângulos sobre o terreno, sendo estes os ângulos de azimute e
altura solar, os quais são graficados nos cantos da divisas do lote ou área; 2) a outra é por
Pereira (1994) e Assis e Valadares (1994) (Fig. 12), que consiste no volume do envelope solar
sendo determinado pelo cruzamento de planos imaginários, os quais são formados por
ângulos de obstrução aplicados aos limites laterais, frontal e de fundos do lote ou área.
Figura 11 - Envelope solar segundo Pereira (1994) e Assis e Valadares (1994)
Fonte: Assis et al (2007)
Figura 12 - Envelope solar segundo Knowles e Berry (1980)
Fonte: Assis et al (2007)
41
O envelope solar é realizado de acordo com os objetivos do projeto e ao longo do
tempo foram criados diversos critérios para a geração do mesmo. Inicialmente, o envelope foi
desenvolvido para garantir ao edifício o acesso à radiação solar. Pereira (1995) aprimorou o
conceito do envelope para o planejamento urbano, o seu estudo é fundamentado na
desejabilidade ou não da radiação solar em determinadas áreas da edificação. Os principais
parâmetros utilizados para o método de Pereira (1995) são as condições climáticas do local, as
exigências psicofisiológicas das pessoas de acordo com as condições climáticas e a geometria
da situação (geometria do entorno e posição solar).
3.4.2 Estado da arte: exemplos de aplicação do envelope solar
O envelope solar pode ser desenvolvido a partir do solo, envolvendo todo o lote, o
qual preserva a insolação da flora e fauna urbana, pedestres e edifícios. Como também pode
ser desenvolvido a partir de níveis de altura conveniente para o projeto. Um envelope solar
realizado em Paracatu, no Estado de Minas Gerais, abrangeu somente a proteção solar no
telhado das edificações, para que as superfícies dos coletores de energia solar estejam
protegidas de sombras por certo período (Assis et al, 2007). O período de insolação foi
determinado pelo tempo de radiação necessária para a captação de energia dos coletores no
mês de junho, pois compreende menor quantidade de radiação solar, no intervalo de horas
estabelecido para 9:30h às 14:30h.
Tamura (2010) descreve um exemplo para construção de um envelope solar na cidade
de Curitiba, conforme a metodologia de Knowles e Berry (1980). Na primeira etapa foram
realizados os levantamentos dos dados geográficos da cidade, latitude e longitude; e
determinada a orientação da fachada do lote. Feito isto, localizou-se o período no qual as
alturas solares estão mais baixas, no caso de hemisfério sul, o período de inverno. Após, são
adotadas as horas desejadas, as quais irão permitir o acesso solar direto, chamadas de horas de
corte, período de tempo em que a edificação não apresenta sombra fora do volume do
envelope. As horas de corte escolhidas compreendem em alturas solares simétricas (10h00 e
14h00, ou seja, 2 horas antes e 2 horas após o meio-dia). Com os dados definidos, aplicaram-
se os ângulos, dos azimutes e das alturas solares encontrados, nas extremidades do lote; e
definiu-se a cumeeira pela intersecção dos dois ângulos. A face oposta aos ângulos, no caso
fachada sul, considera um limite vertical para esta. A intersecção dos limites das duas
42
fachadas de acordo com a linha da cumeeira formou o volume do envelope solar. Na Figura
13 está a representação do envelope solar exemplificado por Tamura (2010).
Figura 13 – Exemplo de construção do envelope solar.
Fonte: Tamura (2010)
Piaskowy (2014) analisa os impactos das sombras causados pelos prédios em três
áreas distintas de Curitiba. Ela salienta o aumento do número de prédios altos que acabam
bloqueando o acesso à luz solar e acarretam no aumento do consumo de energia em sistema
de climatização e iluminação artificial. Como solução, Piaskowy (2014) construiu os
envelopes solares para estas áreas, com o objetivo de dimensionar o número de pavimentos
adequados para as regiões no horário de corte escolhido entre as 12h e 14h para prevenir a
obstrução solar dos edifícios. Neste trabalho foi possível concluir que os edifícios analisados
causam impactos de sombras no entorno, e comparado com o envelope solar certas
edificações deveriam reduzir até 16 pavimentos para garantir o Sol na vizinhança.
Para facilitar a criação do envelope solar Brown & Dekay (2004) apud Perez (2007),
desenvolveram tabelas de envelopes solares para diversas latitudes em diferentes orientações
solares. Nas tabelas estão inseridos os desenhos dos envelopes em planta, as horas de corte e
diferentes datas que se deseja aplicar o envelope. Além disto, as tabelas foram elaboradas com
critérios de acesso solar adequadas para cada latitude. Na Figura 14 estão os dados
necessários para a construção do envelope solar para a latitude 32° Sul, aplicável para a
43
cidade do Rio Grande, no estado do Rio Grande do Sul, local do estudo de caso a ser
apresentado no Capítulo 05.
Figura 14 - Tabela de envelope solar para latitude 32º Sul
Fonte: Brown e Dekay (2004) apud Perez (2007)
Pérez (2007) seguiu o método de Knowles e Berry (1980), assim como as orientações
das tabelas de Brown e Dekay (2004), para a construção de envelopes solares para três regiões
distintas na cidade de Campinas, no estado de São Paulo. O objetivo foi de avaliar o
desempenho dos envelopes sobre as edificações existentes e introduzir o conceito do envelope
nas legislações urbanísticas. O trabalho foi desenvolvido da seguinte forma: 1) caracterização
das áreas escolhidas; 2) determinação das horas (segundo critérios de desejabilidade ou não de
insolação e em função da salubridade); 3) determinação da data para solstício de inverno (o
qual o Sol apresenta-se mais baixo e inclinado e provoca maiores sombras); 4) com o auxilio
de um software (The Solar Tool) de acordo com os dados de latitude e longitude, gerou-se os
ângulos de azimutes e alturas; 5) construção do envelope com o auxílio do software 3ds
Max8, originando primeiramente os traços das linhas na horizontal, e com os ângulos das
alturas solares as linhas verticais. Na Figura 15 é possível observar que, para esta região, o
envelope solar permite volumetrias bem maiores que as edificações existentes. Já na Figura
16, o envelope solar foi construído 4,00m acima do nível do piso térreo sobre cada terreno
resultando na edificação ultrapassando os limites do envelope, e, consequentemente,
projetando sombras nas edificações vizinhas.
44
Figura 15 - Vista em 3d das sombras lançadas pelas casas do bairro Joaquim Egídio em Campinas (SP), no dia
21 de junho às 15:00 h.
Fonte: Pérez (2007)
Figura 16 – Vista em 3d dos edifícios no bairro do Cambuí, em Campinas (SP), ultrapassando os limites da
volumetria no dia 21 de junho às 13:00 hs.
Fonte: Pérez (2007)
45
4 MATERIAIS E MÉTODOS
Este trabalho tem o objetivo de realizar a análise de sombreamento e a construção do
envelope solar para o caso da verticalização de edificações no bairro balneário do Cassino, na
cidade do Rio Grande, RS. Neste capítulo estão apresentados os materiais e métodos
necessários para a verificação do impacto da insolação e de sombras de três prédios em altura
projetados para o bairro, em três situações distintas: 1) alturas dos projetos originais
apresentados à aprovação do município em 2013; 2) alturas máximas permitidas conforme
índices urbanísticos vigentes no Plano Diretor; 3) limites máximos possíveis de se atingir de
conforme o envelope solar.
As etapas necessárias para elaboração do estudo de caso podem ser entendidas da seguinte
maneira:
1) Especificação do problema: nesta primeira etapa encontra-se a descrição do problema
a ser examinado, justificados a partir das observações da realidade e com base nos
referenciais teóricos, conforme o conteúdo apresentado na Justificativa e nos Capítulos
2 e 3.
2) Definição do recorte espacial: apresenta a definição da área de estudo para a aplicação
dos procedimentos e análises descritos neste capítulo.
3) Levantamento de dados: a terceira etapa está relacionada à coleta de dados necessários
para a elaboração do estudo de caso, os quais foram extraídos a partir de fontes
primárias como instituições públicas (dados cadastrais dos quarteirões do recorte
espacial, na escala do lote; índices urbanísticos vigentes para a zona, altura das
edificações projetadas para o local) e in loco (altura das edificações no entorno
imediato).
4) Elaboração de modelagem 3D: conforme as três situações a serem analisadas, esta
etapa corresponde à construção da maquete eletrônica no software SketchUp para os
estudos de impacto de sombras.
5) Determinação do envelope solar: estabelece a elaboração do envelope solar para os
lotes que correspondem aos projetos de edifícios em altura estudados, com o auxilio
do SketchUp.
6) Simulação da trajetória solar e da geração de sombras: refere-se aos estudos de
sombras para as três situações de volumetrias distintas, com o auxilio do programa
SketchUp.
46
7) Análise dos resultados: realização da análise quali-quantitativa dos resultados obtidos
através da simulação da trajetória solar e geração de sombras, para as três situações
estudadas, indicando a de menor impacto.
4.1 Especificação do problema
Como dito anteriormente, no item 1.2, a cidade do Rio Grande, devido ao seu
desenvolvimento econômico, contempla uma dinâmica construtiva que está modificando a
paisagem do município. No balneário Cassino, além do caráter turístico de praia que atrai
anualmente muitos veranistas, é possível também observar diversas construções realizadas
recentemente na região, destinada a moradores fixos. Também a quantidade (e distribuição)
maior de comércio e serviços tem colaborado para este fato. Sendo assim, a atenção de
grandes construtoras também volta-se para o bairro e, consequentemente, há aumento da
valorização mobiliária.
Em 2011 foram apresentados à comunidade os projetos de três edifícios de alto padrão
(destinados às pessoas de maior renda) para ser construídos no bairro Cassino. Porém a
construção destes edifícios resultaria na modificação na Tabela Geral do Regime Urbanístico
das Unidades de Planejamento (documento anexo à Lei Municipal 6.964/2010), visto que
estes projetos ultrapassariam os índices permitidos. Realizada a audiência pública, as
considerações foram encaminhadas para o Conselho Municipal do Plano Diretor do Rio
Grande, para análise dos projetos. Por fim, a Secretaria Municipal de Coordenação e
Planejamento divulgou uma nota pública declarando a inexistência das modificações
referentes à volumetria do Polo 02, desfavorecendo a construção dos edifícios próximos à orla
do balneário Cassino (Bem, 2013).
Baseado no episódio descrito, foram adotados para análise de sombreamento os três
lotes referentes aos projetos relatados anteriormente. O estudo é realizado de forma empírica,
resultando em uma análise qualitativa do sombreamento de edifícios com volumetrias
distintas.
A partir das imagens fornecidas pelos empresários dos projetos no ano de 2013, junto
às informações do número de pavimentos, é possível estimar a altura desses edifícios. O
primeiro lote, situado em frente às dunas da praia, possui 6000m², referente ao projeto do
47
edifício 1 (Fig. 17), com 17 pavimentos; o segundo lote abrange uma área de 826m², o qual
pertenceria ao projeto do edifício 2 (Fig. 18), com 14 pavimentos; já o terceiro lote
compreende uma área de 4208,256m², relativo ao edifício 3 (Fig. 19), com 14 pavimentos.
Figura 17 - Edifício 1, referente ao lote de 6000 m²
Fonte: Bem (2013)
Figura 18 - Edifício 2, referente ao lote de 826 m²
Fonte: Bem (2013)
Figura 19 - Edifício 3, referente ao lote de 4208,256 m²
Fonte: Bem (2013)
48
4.2 Definição do recorte espacial
Neste subcapítulo, está representada a delimitação do lócus onde ocorre a realização
deste estudo. O parâmetro espacial tem o objetivo de definir a zona de análise deste trabalho,
além de especificar os quarteirões adotados para o estudo de caso.
A área demarcada em vermelho, representado na Figura 20, mostra a delimitação do
município do Rio Grande. Já na Figura 21, indicado no circulo vermelho, está o território do
bairro Cassino na cidade do Rio Grande.
Figura 20 - Área do município do Rio Grande
Fonte: Google Maps (2015)
Figura 21 Localização do bairro Cassino
Fonte: Google Earth (2015)
49
Para análise de sombreamento, foram adotados os quarteirões referentes aos edifícios
mencionados no item 4.1, no bairro Cassino. Nestes quarteirões serão realizados os estudos
das três volumetrias distintas e, consequentemente, o impacto destas edificações sobre a
vizinhança do entorno imediato, compreendendo um raio de um quarteirão para cada lado.
Na Figura 22 estão delimitados, na cor vermelha, os lotes que pertencem aos projetos
dos edifícios citados, e que são utilizados neste trabalho para um estudo mais aprofundado da
interferência das edificações para o entorno. A fim de delimitar o entorno analisado, também
estão demarcados na cor amarela os quarteirões relativos à vizinhança, assim como os nomes
das ruas, para melhor identificação do local dos lotes analisados.
Figura 22 - Vista aérea dos lotes no bairro Cassino
Fonte: Google Earth (2015)
Os recortes espaciais, além de auxiliar na localização da área de estudo, servirão de
base para o estudo do sombreamento. Denominado aqui de mapa base, utiliza-se o recurso do
50
Google Earth para ampliar a visualização espacial dos edifícios em relação ao entorno. Este
mapa é composto especificamente pelos quarteirões estudados e a vizinhança. O recorte
espacial é importado do Google Earth para o SketchUp e automaticamente geoposicionado na
latitude do local e com relação ao norte. Consequentemente, posicionados sobre o mapa,
estarão as modelagens 3D analisadas.
4.3 Levantamento de dados
Nesta etapa do trabalho são realizados os levantamentos da legislação urbanística
vigente para as áreas localizadas no Polo 02, segundo o Plano Diretor do Rio Grande (Lei
Municipal nº 6964/2010). Encontram-se primeiramente as especificações referentes à tabela
de uso e ocupação do solo com a classificação das atividades permitidas para a zona do Polo
02.
Feito isto, obtêm-se os índices urbanísticos voltados somente para o Polo 02. Estes
índices estabelecem os critérios necessários para o dimensionamento de altura e afastamento
das edificações no local em estudo. Destacam-se aqui os objetivos destes critérios,
mencionados na Lei Municipal 6.964 de dezembro de 2010, de modo a preservar as
características existentes ou estabelecidas pelo Plano Diretor, melhorar as condições de
iluminação entre a vizinhança e adequar o dimensionamento volumétrico nas áreas funcionais
de interesse paisagístico.
Estes valores, limitados pela referida Lei Municipal 6.964, e aplicados nas fórmulas
dos índices urbanísticos vistos no item 2.5, resultam nos limites máximos permitidos para a
construção dos edifícios nos lotes desejados. Deste modo, torna-se possível a construção da
volumetria dos prédios, de forma a alcançar o objetivo principal deste trabalho.
4.4 Elaboração da modelagem 3D
Para alcançar os objetivos do trabalho, é fundamental a construção dos modelos 3D
em situações volumétricas distintas com o software SketchUp, dado que a proposta do
trabalho é analisar as sombras em três quarteirões e três tipos de volumetria para cada
51
quarteirão. A construção destes modelos vem auxiliar na visão tridimensional dos edifícios
analisados. O objetivo principal dos modelos tridimensionais é auxiliar na análise das
sombras produzidas pelas volumetrias das edificações.
A configuração do programa segue a metodologia descrita por Dutra (2011), aplicam-
se no SketchUp as características da cidade do Rio Grande indicando sua latitude e longitude,
gerando assim a geolocalização através da imagem aérea reproduzida pelo Google Earth para
os três lotes em estudo devidamente posicionados em relação ao Norte. Sob este mapa,
posiciona-se os modelos 3D, os quais permitem verificar a geração das sombras no entorno
imediato.
4.5 Determinação do envelope solar
O método utilizado para a construção do envelope solar segue o procedimento apresentado
por Brown & Dekay (2004) apud Perez (2007) descrito no item 3.5.2. Nos itens seguintes
estão especificados os passos necessários para a construção do envelope solar.
4.5.1 Períodos de análise (horas de corte)
O município do Rio Grande possui sua temperatura média no inverno consideravelmente
baixa, portanto esta estação é adotada para análise de insolação, sendo o período que
compreende a menor altura solar. O período de menor altura solar ocorre na data do solstício
de inverno (21 de junho).
Para determinação das horas de corte, é seguido o critério de desejabilidade de insolação
direta na edificação. Os horários escolhidos garantem que a edificação, inserida no envelope,
não gere sombras no entorno e não obstrua a entrada de luz solar na edificação. Outro critério
a ser considerado para determinar os horários é a altura do envelope solar, isto é, os horários
mais próximos do meio dia resultam em um envelope solar maior, devido a posição do Sol na
calota celeste estar mais alta neste horário do que no início da manhã e no fim da tarde. Além
disto, para a aplicação da tabela de Brown e Dekay (2004) apud Perez (2007) para a
construção do envelope solar, determinou-se os horários de corte entre 10h e 14h, resultando
em 4 horas de direito ao Sol para o inverno.
52
4.5.2 Criação do envelope solar
Para cada quarteirão analisado tem-se a criação de um envelope solar realizado com o
auxilio dos softwares SketchUp. Com os dados obtidos na Figura 12 do item 3.4.2, se constrói
uma tabela para o local estudado (Tab. 1), a partir daí, aplicam-se os ângulos de altura solar e
azimute nos vértices do lote, a partir do solo. A ligação destes dois ângulos forma uma
espécie de cumeeira e, consequentemente, fecha o volume do envelope. A Figura 23
representa um exemplo de construção do envelope solar em planta para o cenário 2, no
terreno de 20x41,30m, para o caso do Rio Grande, localizado na latitude 32°02’06” Sul. Para
o cálculo da altura solar de acordo com a tabela de Brown e Dekay (2004), o valor de x
corresponde ao menor lado do lote, ou seja, 20,00m.
Tabela 1 - Dados para a aplicação do envelope solar para o caso em estudo
Latitude sul
Data no hemisfério sul
(Solstício de inverno)
Horário
de corte
Ângulo em
planta P
Altura solar
32° de Lat. Sul 21 de junho 10h/14h 9° 0,46 x 20m
Fonte: Brown e Dekay (2004) adaptado pelo autor.
Figura 23 - Implantação dos ângulos no terreno
Fonte: próprio autor (2015)
53
4.6 Simulação da trajetória solar e da geração de sombras
O SketchUp, utilizado para análise da trajetória solar, auxilia na compreensão do
comportamento das sombras geradas pelos prédios deste estudo. De forma a permitir a
avaliação qualitativa e quantitativa das sombras geradas no entorno, no próprio lote e nas
próprias edificações.
Os horários para cada uma das simulações foram determinados de acordo com o
horário de corte para o caso do envelope solar. Os horários definidos para as 10h e 14h,
correspondem ao período em que o Sol alcança sua maior altura solar na região e deveriam
resultar no direito a 4 horas de exposição solar para o próprio prédio e seu entorno. Sendo
assim, havendo obstrução de sombras na vizinhança neste horário, pode se concluir que a
situação torna-se ainda mais critica para os horários onde o Sol está mais inclinado (no inicio
da manhã e no fim da tarde).
No programa SketchUp é necessário configurar o fuso correto para a devida simulação
nos horários desejados, pois o programa há diferença entre hora oficial e hora real. No Brasil
o fuso horário político (horário de Brasília) é UTC -3h. Entretanto, a cidade do Rio Grande
está localizada, aproximadamente, entre UTC -4 e UTC -3. Para a correta configuração dos
fusos no time zone do programa SketchUp, é necessário aplicar a simetria dos horários
analisados, diminuindo ou aumentando meia hora dos horários escolhidos a partir do fuso
adotado. Neste trabalho optou-se pelo UTC – 3 e os horários para análise das sombras às 10h
e 14h, portanto somando meia hora configura-se o time zone para as 10h30 e 14h30.
A análise do sombreamento segue critérios para três cenários distintos. Estipulou-se
para o primeiro modelo realizado, a volumetria a qual ultrapassa os valores determinado pelos
índices urbanísticos. O segundo modelo segue de acordo com os índices urbanísticos
vigentes; e o terceiro, com o intuito de solucionar o impacto das sombras, seguindo o método
do envelope solar. A fim de esclarecer melhor os três estudos a ser realizados, são
especificados cada uma das condições nos itens a seguir.
4.6.1 Primeiro cenário volumétrico
Para obter os resultados esperados neste trabalho é necessário realizar a simulação da
volumetria das edificações ultrapassando os valores determinados pelos índices urbanísticos
54
para o Pólo 02. Portanto, emprega-se a proposta dos projetos citados no item 4.1 para a
verificação do impacto de sombreamento que os edifícios, nestas volumetrias, causam no
entorno.
4.6.2 Segundo cenário volumétrico
O segundo modelo em análise, tem o propósito de verificar se os índices urbanísticos
vigente são suficientes para prevenir a obstrução do Sol no entorno. Assim sendo, esta
segunda situação segue de acordo com os índices mencionados na Lei Municipal 6.964 de
dezembro de 2010.
4.6.3 Terceiro cenário volumétrico
A volumetria realizada neste caso possui o intuito de garantir o direito ao Sol das
edificações vizinhas e das próprias edificações. Deste modo, a terceira condição volumétrica
trata-se do método do envelope solar. A simulação realizada neste caso contribui para
verificar o desempenho do envelope solar, o qual trata de uma solução para o impacto da
vizinhança causado pela obstrução solar.
55
5 ESTUDO APLICADO: o caso da verticalização no balneário Cassino
Neste capítulo será demonstrada a aplicação do método, complementando o proposto
no capítulo anterior, e os resultados quali-quantitativos de modo a responder as hipóteses
levantadas no item 1.4, para o estudo de caso aplicado à construção de edifícios em altura
próximos à orla do balneário Cassino.
Com o auxilio do programa SketchUp foi possível analisar as sombras geradas através
dos três cenários volumétricos, para os horários correspondentes à elaboração do envelope
solar. Além da análise individual de cada situação, são demonstrados os envelopes inseridos
nos edifícios referentes ao primeiro e segundo cenário. Desta forma foi possível visualizar
qualitativamente as diferenças volumétricas entre eles e os envelopes.
Para obter-se uma avaliação quantitativa, efetuou-se as medições das sombras
utilizando os instrumentos disponíveis pelo programa SketchUp. Nesta análise foi possível
mensurar o comprimento das sombras atingidas pelos edifícios. Os resultados destas análises
são fornecidos nos itens a seguir.
5.1 Configuração do SketchUp
O objetivo deste trabalho é verificar as sombras na vizinhança dos terrenos analisados
e neles próprios. Portanto, é necessário configurar o programa com as informações referentes
ao local analisado. Para verificar as sombras projetadas no entorno, realizou-se a configuração
de acordo com o item 4.5. Foram as seguintes: localização geográfica do Rio Grande, bairro
Cassino (latitude 32°S e longitude 52°W); imagem de satélite com a base espacial e os lotes
da área de estudo disponíveis no Google Earth; e os ajustes referentes ao fuso horário do Rio
Grande. Na Figura 24 é possível observar as janelas de configuração do software.
56
Figura 24 - Configuração do SketchUp
Fonte: Software SketchUp (2015)
5.2 Primeiro cenário volumétrico
No primeiro cenário é realizada a verificação do sombreamento de edifícios que
ultrapassam a volumetria especificada pelo Plano Diretor do Rio Grande. Para isto, utilizou-se
como referência os projetos mencionados no item 4.1 e foi realizado uma reprodução
aproximada destes modelos (Fig. 25) no SketchUp. O objetivo principal é verificar a
volumetria somente, portanto foram descartados os detalhamentos do projeto original.
Figura 25 - Modelos de edificações do primeiro cenário
Fonte: Próprio autor (2015)
57
Para a primeira edificação de 17 pavimentos, localizada entre Av. Beira Mar e a Rua
Maria Araújo, encontrou-se a altura aproximada de 50,70m, com pé-direito estimado em
2,98m. Na segunda edificação de 14 pavimentos, localizada entre as ruas Maria Araújo e
Paulino Modernell, encontrou-se altura aproximada de 38,24m, com o pé-direito estimado em
2,73m. Já o terceiro edifício, também com 14 pavimentos, localizado entre as ruas Paulino
Modernell e José Ferreira dos Santos, encontrou-se altura aproximada de 42,22m e um pé
direito de 3,00m.
As simulações foram realizadas para as 10h, 12h e 14h (limites e centro das horas de
corte). Na Figura 26 estão as imagens extraídas do programa SketchUp.
Figura 26 - Simulação das sombras no primeiro cenário às 10h, 12h e 14h.
Fonte: Próprio Autor (2015)
A Figura 24 mostra a projeção de sombra dos edifícios no entorno. As sombras são
projetadas na praça e na faixa de areia, não projetando sombras sobre as quadras onde
encontram-se edificações de vizinhança. Porém, os horários analisados ocorrem no período de
maior altura solar e é possível observar uma projeção de sombras significativa nas edificações
do entorno imediato a sudoeste no horário de corte. Além da projeção no entorno, analisando
os edifícios em conjunto, observa-se também a projeção de sombras neles próprios.
5.3 Segundo cenário volumétrico
A fim de verificar as sombras geradas pelos edifícios de acordo com a legislação
vigente da cidade do Rio Grande, e compará-las com as demais situações deste trabalho,
foram verificados os instrumentos legais do plano diretor referentes ao regime urbanístico. Na
Tabela 02 estão as especificações relativas à Lei n° 6964 de dezembro de 2010 para a zona do
Polo 02.
58
Tabela 2 - índices urbanísticos para a zona do Pólo 02
Fonte: Rio Grande (2010) adaptado pelo Autor (2015)
Feito o recolhimento dos dados para zona do Pólo 02, no próximo passo efetuou-se o
cálculo segundo os critérios dos índices urbanísticos obtidos para cada terreno analisado,
conforme as equações do item 2.5. Na Tabela 03 estão os resultados referentes para os lotes,
de modo que, estas informações possibilitam a construção da máxima volumetria permitida
nos mesmos.
Tabela 3 - Valores obtidos através das equações segundo critérios dos índices urbanísticos. Onde: IA: índice de
aproveitamento [sem unidade]; AL: área do lote [m²]; AC: área construída [m²]; TO: taxa de ocupação [%];
ATL: área total do lote [m²]; ATPH: área total de projeção horizontal [m²]; TP: taxa de permeabilidade [%]; AP:
área permeável [m²]; AMPP: área máxima por pavimento [sem unidade].
Fonte: Próprio Autor (2015)
59
A partir dos valores das áreas encontradas na Tabela 03 e as demais especificações da
Tabela 02, iniciou-se a construção dos modelos das edificações. As edificações foram
elaboradas ocupando o máximo permitido por lei, com altura máxima permitida de 13,70m,
possibilitando observar a pior situação construtiva no terreno. Na Figura 27 está o resultado
da criação dos edifícios em 3D.
Figura 27 - Modelo de edificações do segundo cenário
Fonte: Próprio Autor (2015)
Para avaliação das sombras (Fig. 28) em todo o entorno imediato dos lotes, optou-se
por construir os modelos ocupando os quatro lados do terreno. No segundo lote, localizado
entre as ruas Maria Araújo e Paulino Modernell, optou-se por analisar as sombras com o
afastamento voltado para ao lado da Rua Lisboa. Pois em relação à projeção de sombras no
entorno, o formato deste modelo é a pior situação que se permite construir no terreno.
60
Figura 28 - Simulação das sombras no segundo cenário às 10h, 12h e 14h.
Fonte: Próprio Autor (2015)
A Figura 28 demonstra as sombras às 10h, projetadas na Av. Rio Grande, pelos dois
edifícios localizados nas extremidades. Já o edifício localizado entre as ruas Maria Araújo e
Paulino Modernell, não alcança a avenida, porém, projeta sombra em boa parte do terreno
vizinho, tanto às 10h quando às 12h. Às 14 horas o terceiro edifício, localizando entre a
Paulino Modernell e José Ferreira dos Santos, já encontra-se obstruindo o sol do modelo em
frente. E o primeiro edifício, localizado na Beira Mar, às 14h a sombra ocupa toda a rua e
alcança as dunas costeiras.
5.4 Terceiro cenário volumétrico
O terceiro cenário é constituído pela elaboração dos envelopes solares em cada lote. O
objetivo deste cenário é analisar o desempenho do envelope solar e evitar a obstrução solar da
vizinhança nos períodos de corte definidos para o solstício de inverno. Os envelopes foram
construídos de acordo com o método citado no item 4.5.2. O resultado deste processo está
representado na Figura 29. A altura máxima do edifício, na constituição do envelope solar,
para o terreno localizado entre a Av. Beira Mar e Rua Maria Araújo, é de 27,60m. Já no
segundo lote, localizado entre as ruas Maria Araújo e Paulino Modernell, é de 9,20m de
altura. O terceiro lote, a altura do envelope é de 19,13m.
61
Figura 29 - Modelo de envelope solar referente ao terceiro cenário
Fonte: Próprio Autor (2015)
Os envelopes foram construídos com o objetivo de não gerar sombras no entorno entre
as 10h e 14h. Antes e depois destes horários as sombras seriam permitidas, pois já garantiram
a insolação desejada. Nas imagens da Figura 30 estão as simulações de sombra dos envelopes
nos horários de corte.
Figura 30 - Simulação das sombras no terceiro cenário às 10h, 12h e 14h.
Fonte: Próprio Autor (2015)
Os envelopes solares geram sombras no entorno somente antes e depois dos horários
de corte. Nos horários definidos entre as 10h e 14h os envelopes não geram sombra em
qualquer lado do terreno. Na Figura 31 estão representadas as sombras dos envelopes antes do
horário de corte, na parte da manhã, na qual altura solar encontra-se menor. Do mesmo modo,
no período da tarde, as sombras no entorno dos envelopes surgem somente após as 14h.
62
Figura 31 - Simulação das sombras além dos horários de corte
Fonte: Próprio Autor (2015)
5.5 Relação dos envelopes solares com o primeiro e segundo cenário.
Para analisar os envelopes em relação as demais edificações, os envelopes foram
introduzidos nos modelos dos cenários 1 e 2. No cenário 1 as edificações ultrapassam
consideravelmente a altura constituída pelos envelopes, como ilustra a Figura 30.
No cenário 2, como mostra a Figura 32 os envelopes ultrapassam a altura exigida
pelos índices urbanísticos, porém somente em um dado local do terreno. Com exceção do
menor terreno, localizado entre as ruas Maria Araújo e Paulino Modernell, em que o envelope
solar é menor que o permitido pela legislação urbanística. Para melhor visualização, optou-se
por expor os envelopes em amarelo inseridos nos edifícios. Além disto, para melhorar a
observação do posicionamento do envelope incluso nos cenários, nas Figuras 30 e 31,
representada em forma de tabela, a primeira coluna encontra-se os modelos voltados para o
sul, já na segunda coluna está representada a face norte das edificações.
63
Figura 32 - Relação do primeiro cenário com o envelope solar
Fonte: Próprio Autor (2015)
Em relação à diferença das alturas no primeiro cenário, a primeira edificação,
localizada em frente a Av. Beira Mar está 23,10m de altura além da altura do envelope. O
segundo lote, entre as ruas Maria Araújo e Paulino Modernell, a edificação ultrapassa 29,04m,
envolvendo todo o envelope. No terceiro lote, o edifício está 23,09 m acima do envelope.
Já os modelos de acordo com os índices urbanísticos (Fig. 33), o primeiro lote em
frente a Av. Beira Mar, o envelope solar permite 13,90m acima do exigido pela legislação A
edificação que pertence ao lote de menor área, o modelo de acordo com os índices
urbanísticos ultrapassa 4,50m a altura do envelope. O terceiro lote, localizado entre as Ruas
Paulino Modernell e José Ferreira dos santos, a altura do envelope está 5,43m acima do
modelo.
64
Figura 33 - Relação do segundo cenário com o envelope solar
Fonte: Próprio Autor (2015)
5.6 Análise quantitativa
A análise dos resultados pretende investigar o impacto na vizinhança segundo as
exigências estabelecidas pelo EIV, porém focando-se apenas na análise dos impactos de
iluminação descrito no item VI do Art. 37 da Lei Federal 10.257/2011. O EIV tem o objetivo
principal de minimizar os impactos negativos da urbanização e proteger a população e o meio
ambiente, porém a implantação de um edifício, dependendo do seu porte, pode causar
prejuízos para o seu entorno mesmo seguindo a legislação vigente. Isto ocorre, pois as
exigências atribuídas ainda são superficiais para garantir o direito ao Sol de todos os
moradores do município.
65
Diante dos problemas abordados referentes à obstrução solar, inicialmente a análise
dos resultados segue uma linha qualitativa dos impactos gerados. Ou seja, as volumetrias
serão estudadas e comparadas, levantando-se os aspectos relevantes causados pelo
sombreamento.
Na intenção de quantificar as sombras dos edifícios torna-se fundamental a
transposição da análise qualitativa em informações numéricas. Para isto, foram realizadas as
medições das sombras geradas no entorno. As medições sustentam o estudo gerando
informações do quanto os prédios interferem na vizinhança. Ou seja, a medida das sombras
projetadas e o quanto ela ocupa no entorno imediato no plano. Nas Figuras 34 e 35 estão
representados em forma de tabela, o comprimento das sombras em horários simétricos, 10h e
14h.
66
Figura 34 - Medição do comprimento de sombras às 10h
Fonte: Próprio Autor (2015)
67
Figura 35 - Medição do comprimento de sombras às 14h
Fonte: Próprio Autor (2015)
68
5.7 Análise dos resultados e discussões
Os problemas gerados pela intensa verticalização de algumas cidades são resultados
das construções realizadas desordenadamente. O crescimento urbano acelerado gerado pela
falta de controle por meio do poder público, acarreta em construções visando somente o
interesse lucrativo das empresas. Em consequência, as edificações acarretam impactos na
vizinhança e no meio ambiente.
Cidades como Rio Grande, que passam por períodos de intensa dinâmica construtiva,
devem estar atentas às mudanças realizadas, para que a população não seja prejudicada. O
desenvolvimento urbano é de grande importância para as cidades, mas somente oferecem
mudanças socioecômicas de qualidade para os municípios se houver planejamento urbano
adequado.
O direito ao Sol é um das exigências que devem ser tratadas seriamente nos estudos de
impacto da vizinhança. Pois a insolação nos ambientes garante a qualidade de vida dos
moradores assim como beneficia a eficiência energética das edificações. O plano diretor de
cada cidade deve conhecer o interesse dos moradores e garantir que a cidade se desenvolva de
forma saudável em todos os aspectos.
Neste trabalho, o objetivo de analisar o impacto das sombras causado pelas edificações
na vizinhança e no meio ambiente, trouxeram às hipóteses levantadas resultados significantes.
No primeiro momento, ao analisar o entorno do cenário 1, não houve geração de sombras nas
quadras que apresentam edificações, porém é possível observar o impacto de sombra gerado
no espaço público (praça). A terceira edificação de 14 pavimentos, entre as ruas Paulino
Modernell e José Ferreira dos Santos, também obstrui o Sol das edificações ao sudoeste ás
10h. A edificação menor, localizada entre os dois edifícios, gera sombra em grande parte do
terreno orientado a sudoeste do edifício em questão, neste mesmo horário.
Ainda no cenário 1, constatou-se o impacto das sombras entre os edifícios no horário
em que o Sol alcança sua maior altura, ou seja, às 12h, há ocorrência de obstrução solar entre
os edifícios. Já às 14h a sombras são geradas ao sudeste das edificações, reproduzindo as
sombras neles próprios e nas dunas costeiras. A localização do terreno do edifício de 14
pavimentos, entre os dois lotes maiores, colaborou para que não houvesse um impacto pior
entre os três edifícios.
69
Nos modelos que seguem a volumetria máxima permitida pelo Plano Diretor, obteve-
se resultados semelhantes ao cenário 1, porém em menor escala. As sombras geradas pelo
cenário 2, causam impacto no entorno imediato. Assim como no cenário 1, a trajetória solar
realizada produz sombras ao sudoeste e sudeste dos edifícios. A vizinhança localizada na
orientação ao nordeste não é atingida pelas sombras das edificações nos horários estudados.
Observando os horários isoladamente do cenário 2, temos que as sombras das
edificações localizadas em frente à Rua Beira Mar e o terreno entre as ruas Paulino Modernell
e José Ferreira dos Santos, alcançam a Avenida principal às 10h. Porém a edificação entre
esses dois terrenos evidencia o impacto, gerando sombreamento que abrange
aproximadamente 26 metros do terreno vizinho. Observando as edificações no início da tarde,
já ocorre obstrução solar entre os próprios edifícios às 14h, e só não há impacto significativo
no entorno dos lotes às 12h.
Com as observações acima citadas, conclui-se que, caso houvesse edificações na
região onde hoje encontra-se a praça, estaria sendo amplamente impactada pelas edificações
do cenário 1. Portanto, é necessário levantar esta questão, pois, permitido construções de
edificações com a volumetria do cenário 1 no local analisado, torna-se passível outras
edificações serem construídas. E, consequentemente, acabaria obstruindo o sol de grande
parte da vizinhança mesmo em horários de maior altura solar.
A vizinhança que compõe o entorno imediato dos lotes analisados, é constituída por
uma larga avenida, uma praça e dunas. Sendo assim, o impacto da vizinhança mostrou-se
significativo, visto que estes são locais de lazer do Balneário.
No caso de edificações de acordo com as leis urbanísticas, apesar do impacto ser
menor que o cenário 1, o terreno de menor área demonstrou o impacto causado. Portanto,
verifica-se aí a importância da localização do terreno no momento de projetar. Os terrenos ao
sudoeste e sudeste são prejudicados pelas edificações tanto às 10h como às 14h.
Os envelopes solares comprovam sua eficiência, não obstruindo o sol da vizinhança,
nos horários determinados. E, além disto, ainda permitem volumetrias maiores que os
permitidos pelos índices urbanísticos, bastando o edifício estar na localização correta dentro
do terreno. O altura do envelope solar, aumenta gradativamente em direção ao norte e
noroeste não acarretando sombras no seu entorno. Além disto, foi possível constatar que
quanto maior a área do terreno, maior será a volumetria do envelope. A fim de demonstrar
70
exemplos de edificações possíveis inseridos nos envelopes, elaborou-se os modelos
apresentados na Figura 36.
Figura 36 - Modelo de edificações do envelope solar
Fonte: Próprio Autor (2015)
Os modelos foram criados (Fig. 34) com o intuito de ocupar todo o volume permitido
do envelope solar. Para cada pavimento foi determinado um pé direito de 3,00m, por ser uma
altura padrão e usualmente utilizada. O envelope em frente à Rua Beira Mar constitui uma
edificação de 8 pavimentos. A edificação menor, localizada entre as ruas Maria Araújo e
Paulino Modernell possibilita uma edificação de 2 pavimentos. O terceiro lote, entre Paulino
Modernell e José Ferreira dos Santos, admite uma edificação de 5 pavimentos.
A utilização de softwares como o SketchUp contribui para elaboração de projetos
sustentáveis de forma que os estudos de geometria da insolação possam ser aplicados não
somente de forma didática, mas também por profissionais da área. E, para ampliar esses
conceitos, é necessário o fornecimento de subsídios que sustentam as ideias de implantação de
métodos como o envelope solar em zonas específicas no município.
71
6 LIMITAÇÕES E CONTINUIDADES
Ao longo do desenvolvimento deste trabalho surgiram certas limitações. Apesar de
não impedir a elaboração do mesmo, é importante apontá-las. Por este motivo também são
mencionados neste capítulo algumas continuidades, as quais podem ampliar a pesquisa deste
trabalho. A seguir estão os aspectos referentes às limitações encontradas:
As análise quantitativas foram realizadas somente com os instrumentos disponíveis no
programa SketchUp. O software não reconhece a sombra no momento da medição, em
vista disso, foi necessário contorná-las com precisão para se obter os resultados
encontrados.
Não há um fuso horário exato para a cidade do Rio Grande, portanto na configuração
do software para simulação das sombras, foi necessário determinar o fuso horário mais
próximo da cidade.
Na elaboração do envelope solar, utilizou-se a tabela de Brown e Dekay (2004).
Apesar do envelope apresentar resultados positivos para este trabalho, a tabela dispõe
somente de valores arredondados de latitude.
Inicialmente o objetivo deste trabalho seria de avaliar o impacto das sombras
utilizando o heliodon. Mas em decorrência do prazo estimado, optou-se a simulação
com o software, visto que o heliodon exige tempo maior, pelo fato de ser um trabalho
manual de precisão para elaboração de maquetes físicas.
A formação de Tecnologia em Construção de Edifícios dispõe de pouca familiarização
com relação ao direito urbanístico. Desde modo, foi necessário estudos á parte, com o
intuito de alcançar conteúdos suficientes para elaboração deste trabalho.
Existem possibilidades diversas de continuação deste trabalho, ou até mesmo outras
maneiras de encontrar os resultados, talvez mais precisos. São eles:
Verificação das sombras e insolação no entorno das edificações através de modelos
físicos, como o heliodon.
Realizar medições de sombras de forma mais técnica, as quais podem ser efetuadas
utilizando-se a carta solar e o traçado com os transferidores auxiliares. Outra forma de
se quantificar o sombreamento é no próprio heliodon, as sombras geradas pelos
modelos físicos podem ser contornadas no aparelho e medidas.
72
Construir os modelos da vizinhança no entorno imediato e analisar as sombras geradas
nestas edificações. Quanto aos períodos de verificação, é interessante a análise nos
solstícios de verão e também em outros horários.
73
7 CONCLUSÕES
O poder público deve considerar os aspectos relativos ao acesso solar nas edificações e
no meio ambiente. Atualmente, são implantados projetos de grande porte sem o devido estudo
de impacto da vizinhança, causando distúrbios em diversas regiões brasileiras. Diante disto,
este trabalho teve o intuito de aprofundar a análise das sombras e demonstrar os impactos
causados pelos edifícios na iluminação natural e no conforto ambiental.
De acordo com os resultados obtidos no primeiro cenário, temos o impacto causado na
praça e nas dunas em horários próximos ao meio dia, onde o sol ainda está em uma altura
significativa. Portanto deve se considerar essa geração de sombras no entorno antes de
implantar prédios em altura, visto que esta é um local de lazer tanto da comunidade como para
turistas do balneário.
Assim como no primeiro cenário, levantou-se a hipótese das edificações com altura
permitida pela legislação vigente as quais também não são suficientes para garantir o acesso
solar da vizinhança. Sendo assim, foi possível constatar o impacto da sombra das edificações
entre elas próprias, representadas pelo segundo cenário. Portanto, é o caso de rever os índices,
principalmente quanto às alturas que são hoje permitidas, visto que elas podem acarretar
consequências quanto à umidade e à salubridade das edificações localizadas na zona do Pólo
02.
Uma sugestão de revisão dos índices, além das alturas, é mudar o modo como são
calculados. Ao invés de valores fixos para a totalidade de uma zona, utilizar critérios
geométricos que considerem as dimensões dos lotes, a largura viária e outros condicionantes
do entorno imediato. Nesse caminho, o estudo da geometria da insolação é fundamental para
concepção de métodos alternativos, como o envelope solar, os quais contribuem para redução
destes impactos. Os elementos projetuais, vistos neste trabalho, são meios de beneficiar a
população em conjunto às leis de uso e ocupação do solo, de forma a preservar o direito ao
Sol nas edificações.
Os resultados obtidos comprovam a eficiência do envelope solar, e além disto,
demonstram os impactos causados pelos demais cenários. Propõe-se, então, a necessidade de
projetar as cidades de forma integral, considerando assim, todos os aspectos relevantes para
proteger o bem estar da sociedade e o meio ambiente em que está inserida.
74
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