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ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO ENGENHARIA CIVIL – DEPARTAMENTO DE ESTRUTURAS E FUNDAÇÃO PEF- 5707 “Concepção, projeto e realização das estruturas: aspectos históricos” Prof. Dr. Henrique Lindenberg Neto Seminário: A EVOLUÇÃO DOS EDIFÍCIOS EM ALVENARIA AUTO-PORTANTE Aluno: Alexandre Souza Silva 1. INTRODUÇÃO – HISTÓRICO Até o início do século XX a alvenaria, em suas diversas formas, foi o principal material de construção e atualmente o tijolo é o mais velho material de construção manufaturado, em uso. A alvenaria como suporte de edifícios de grande altura foi intensivamente explorada pelo gênio humano. As grandes catedrais dos séculos XII e XVII que chegaram até nossa época intactas são exemplos eloqüentes. Considerada uma das maiores produções da técnica da antigüidade, o Farol de Alexandria (fig. 1) foi construído por volta de 300 a.C. pelo arquiteto grego Sóstrato de Cnido. Sobre uma base quadrada erguia-se uma esbelta torre octogonal de cerca de 150 metros de altura, que por mais de cinco séculos guiou todos os navegantes num raio de 55 quilômetros da antiga capital egípcia. Durante a noite, uma enorme chama era mantida acesa na base do edifício e o combustível utilizado era, provavelmente, estrume ressecado. Um jogo de espelhos de bronze levava a luz até o topo e a emitia para o alto mar. O efeito era tão grandioso que, segundo relatos da época, era como se um sol brilhasse à noite. Essa obra, feita toda em granito, ruiu no século XIII, quando terremotos e deslizamentos tragaram boa parte de Alexandria, acabando com o brilho da "cidade dos mil palácios". Figura 1 Porém, todas as estruturas de alvenaria erguidas até o início deste século foram dimensionadas empiricamente. Intuitivamente, projetistas e construtores compreendiam como as cargas eram transferidas pelas paredes resistentes para o solo. Alguns sábios criaram teorias que explicavam corretamente aspectos isolados da capacidade de resistência da alvenaria. Podemos destacar Aristóteles e da Vinci (teoria do arco) e Leonard Euler (flambagem em pilares de alvenaria). No entanto, apesar destas teorias, a concepção estrutural não deixou de ser intuitiva e o dimensionamento, empírico. Um marco importante na história da alvenaria estrutural foi o Edifício “Monadnock” (fig. 2), construído em Chicago entre 1889 e 1891. Apresentando 16 andares e 65 metros de altura, sua estrutura em alvenaria armada era constituída por paredes de 1,80 m de espessura na base, que iam diminuindo 10 cm a cada andar sucessivamente, até chegar ao 160. com paredes de 30 cm de espessura, pois esta era a dimensão considerada mínima para que uma edificação de pé-direito até 3 metros fosse considerada segura. Figura 2 Sua construção foi considerada na época como o limite dimensional máximo para estruturas de alvenaria calculadas pelos métodos empíricos até então empregados. Se este edifício fosse calculado hoje, empregando os mesmos materiais, as paredes resistentes do térreo teriam 30 cm de espessura. À medida, porém, que o concreto começou a ser desenvolvido e conhecido mais e mais através deste século, inúmeros usos e técnicas foram criados com a mistura do cimento, pedra e areia e a adição do aço. Isto fez com que o concreto armado permitisse outras possibilidades estruturais, até então limitadas, na construção de paredes e arcos com blocos ou tijolos. A Revolução Industrial e o desenvolvimento de máquinas cada dia mais aperfeiçoadas para a produção em série possibilitaram a geração de blocos de concreto no peso e na medida da capacidade do homem de assentá-los em grande quantidade ao longo de um dia de trabalho. A partir da metade deste século, um grande número de paredes construídas com blocos vazados de concreto, armadas e não armadas, foi submetido a ensaios de laboratório, em vários pontos dos USA. Isso propiciou o desenvolvimento de parâmetros, que permitiu a formulação de equações, onde esforços solicitados e resistentes se relacionassem através de coeficientes de segurança para o cálculo das paredes. Era a fuga do pragmatismo do passado, onde predominavam as regras do empirismo, passadas de geração à geração. Nos USA, após o terremoto de Long Beach, Califórnia em 1933, o uso da alvenaria simples (não armada) foi proibida nas regiões sujeitas a abalos sísmicos. Começaram a surgir os primeiros conceitos teóricos de alvenaria armada. No início da década de 50 outra revolução na concepção estrutural aconteceu. Após inúmeras pesquisas experimentais, o engenheiro suíço Paul Haller dimensionou e construiu na Basiléia, em 1951, um edifício de 13 andares (42 m) em alvenaria não armada, com paredes resistentes internas de 15 cm de espessura e externas de 37,5 cm . Este edifício pode ser considerado como o primeiro em alvenaria estrutural não armada. Em 1957, em Zurich, Suíça, foi construído o maior edifício do mundo em alvenaria estrutural, até então (fig. 3) . Possui 18 pavimentos, com as espessuras das paredes internas de 25 cm e nas externas, 38,5 na base do edifício. Figura 3 Em maio de 1966 foi editado o primeiro código americano de alvenaria estrutural, denominado “Recommended Building Code Requirements for Engineered Brick Masonry”. Neste mesmo ano, foi erguido em Denver, Colorado, a mais arrojada estrutura, até aquela data, em alvenaria armada. O edifício “Park Mayfair East” (fig. 4) destacou- se por ser o primeiro edifício de grande altura a ser construído em zona sísmica somente em alvenaria estrutural. Possui 17 pavimentos, com paredes de espessura de 27,5 cm no pavimento térreo. Possui ainda lajes protendidas de 35 cm, vencendo vãos de 11 m. Já esteve sujeito a distúrbios sísmicos moderados (grau superior a cinco na escala Richter) sem qualquer efeito prejudicial em sua estrutura. Figura 4 Outro acontecimento importante para a alvenaria estrutural data de 1967, em Austim, Texas. Foi realizado o primeiro congresso internacional sobre o tema. Após este evento, cujos anais publicados por Johnson se transformaram em um texto clássico, onde a alvenaria começou o tornar-se reconhecida com uma estrutura racional e precisa. Como exemplo significativo de edifício projetado e construído com o conhecimento científico desenvolvido neste século, podemos destacar o Hotel Excalibur, em Las Vegas, USA (figs. 5 e 6) , com 28 pavimentos e blocos de 19 cm de espessura em suas paredes estruturais, suportando toda a carga do edifício, do 1º ao 28º andar. Figura 5 Figura 6 2. A ALVENARIA ESTRUTURAL NO BRASIL A história brasileira registra que a técnica da utilização da taipa, aqui chegada nos primórdiosda colonização, difundiu-se largamente representando elemento preponderante na construção de prédios em que a durabilidade era a preocupação maior. A taipa (fig. 7) é uma terra simplesmente apiloada, socada. Para adquirir a rigidez imprescindível a uma estrutura, ela requer espessura tremendamente exagerada, o que sacrifica os espaços da edificação. O desenvolvimento impunha a modernização das paredes a fim de se obter maiores espaços úteis. Figura 7 As cidades se ampliavam, requerendo melhorias nas edificações urbanas e exigindo um sentido estético mais compatível com as mudanças econômicas, culturais e políticas da sociedade. Mas São Paulo, em particular, se modernizava rapidamente. Surgem os edifícios em concreto armado e as construções em aço. Mas os primeiros edifícios em alvenaria estrutural armada foram construídos em São Paulo em 1966, no Conjunto Habitacional “Central Parque da Lapa” (fig. 8). Com 4 pavimentos, apresentavam blocos de concreto com 19 cm de espessura. Figura 8 Porém, o marco mais importante foi a construção em 1972 de 4 edifícios de 12 pavimentos no mesmo conjunto. (fig. 9) Figura 9 Outro edifício que ganhou destaque na década de 70, foi o “Muriti”, em São José dos Campos, SP. (fig. 10) . Possui 16 pavimentos, blocos de 19 cm em alvenaria armada. Figura 10 Em alvenaria estrutural não armada, o pioneiro foi o Edifício Jardim Prudência (fig. 11), erguido em São Paulo em 1977. Ele possui 9 pavimentos com paredes resistentes de alvenaria de blocos sílico-calcários de 24 cm. Figura 11 Com o aprimoramento das técnicas com a utilização dos blocos estruturais, o mercado começa a dar espaço para novas edificações. Em 1988, são construídos 12 edifícios no bairro do Brás, em São Paulo, com 19 pavimentos (fig.12). Até então eram os edifícios mais altos já construídos no Brasil, em alvenaria estrutural armada. Figura 12 Nos anos 90 é construído o edifício residencial “Solar dos Alcântara”, no bairro da Penha, em São Paulo, com 21 pavimentos, que a partir de uma laje de transição em concreto armado no térreo tem suas paredes de carga construídas com blocos de 14 cm de espessura, do 1 º. ao 21º pavimentos. A evolução tecnológica engloba também os blocos cerâmicos estruturais. Vejamos alguns exemplos: • Exemplo da versatilidade e potencial plástico do bloco cerâmico estrutural; edifício de 5 pavimentos no Guarujá – São Paulo • Condomínio em Ubatuba – SP • Laboratório de Instalações Prediais – EPUSP Torre hidráulica, com 9 pavimentos, 25 m, blocos 14 cm • Conjunto residencial parque das Flores – Jundiaí – SP Edifícios de 4 pavimentos 3. VANTAGENS E DESVANTAGENS DA ALVENARIA ESTRUTURAL Principais vantagens: • Técnicas de execução simplificadas: proporciona maior rapidez à construção por se tratar de uma construção racionalizada; • Menor diversidade de materiais empregados: excluem-se as fôrmas para vigas e pilares, o no caso de blocos aparentes, dispensam o revestimento externo; • Redução no número de especializações da mão de obra ocupada: como por exemplo o marceneiro e o armador; • Eliminação de interferências, no cronograma executivo, entre os sub-sistemas: a existência de apenas um elemento para assumir as múltiplas funções de ambos é bastante vantajoso, não só pela facilidade construtiva que proporciona mas também por eliminar problemas que surgem nas interfaces entre este sub- sistemas. Principais desvantagens: • O desempenho da alvenaria é altamente influenciado por fatores inerentes à maneira como ela é executada: isso exige controle de qualidade eficiente tanto dos materiais empregados como do componente alvenaria. Mão de obra qualificada e bem treinada e uma constante fiscalização são imprescindíveis. • A concepção estrutural inibe a destinação do edifício e condiciona o projeto arquitetônico: a necessidade de paredes internas enrijecedoras subdivide o espaço em cômodos de dimensões relativamente pequenas. O usuário não tem a mesma flexibilidade para remover paredes a fim de se aumentar um determinado ambiente, como no caso de uma estrutura reticulada. 4. A ESTABILIDADE DOS EDIFÍCIOS EM ALVENARIA ESTRUTURAL Algumas recomendações para a disposição das paredes no projeto são citadas a seguir: • Paredes distribuídas em duas direções transversais • Cuidados com o colapso progressivo • Paredes sobrepostas andar a andar • Paredes uniformemente distribuídas em planta • Plantas preferencialmente simétricas • Ligação efetiva entre painéis de parede • Ligação efetiva entre paredes e lajes • Lajes com capacidade de funcionamento com diafragma rígido • Vãos relativamente pequenos • Limitações na altura e comprimento das paredes • Evitar quebras A seguir, são apresentadas ilustrações que ajudam a evidenciar o correto posicionamento das paredes visando uma geometria estável e segura, além do fluxo de cargas atuantes em uma parede. 5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS • SALVADORI, M. – Why Buildings Stand Up. – W.W. Norton, New York, 1980 • SABBATINI, F.H. – O processo construtivo de edifícios de alvenaria estrutural sílico- calcária - EPUSP – Dissertação de Mestrado, 1984 • ABCI – Manual Técnico de alvenaria, 1990 • Notas de aula do curso “Tecnologia dos Processos Construtivos em Alvenaria Estrutural” – PECE • Notas de aula do curso “Concepção, projeto e realização das estruturas: aspectos históricos” - PEF- 5707 • Notas de aula do curso “Alvenaria estrutural com blocos vazados de concreto”- Arq. Carlos Alberto Tauil • Internet: http://ce.eng.usf.edu/pharos/wonders/ -> Farol de Alexandria http://www.excalibur-casino.com/accommodations.html -> Excalibur Hotel http://www.glasser.com.br/ -> Glasser http://www.bia.org -> The Brick Industry Association http://www.greatbuildings.com
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