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Profº Joel Filho Estrutura como caminho das forças ESTACIO – FIC Curso de Arquitetura e Urbanismo A estrutura é um conjunto de elementos, o qual torna-se o caminho pelo qual as forças que atuam sobre ela devem transitar até chegar ao seu destino final. ESTACIO – FIC Curso de Arquitetura e Urbanismo Para transferir um conjunto de forças até o solo podemos usar poucos ou muitos caminhos. Uma estrutura com muitos caminhos tende a tê-los mais estreitos, a com poucos caminhos sofre um maior acúmulo de forças em cada um, obrigando-os a serem mais largos. ESTRUTURA COMO CAMINHO DAS FORÇAS: ESTACIO – FIC Curso de Arquitetura e Urbanismo ESTACIO – FIC Curso de Arquitetura e Urbanismo A mais econômica? Na verdade a melhor solução estrutural não existe. Existe, sim, uma boa solução que resolve bem alguns pré-requisitos. Qual a melhor solução estrutural? ( com poucos ou muitos caminhos?) A mais fácil de construir? A mais bonita? Perguntas que nos fazemos: Estruturas como a treliça espacial de cobertura do Parque Anhembi, em SP, é um exemplo de estrutura com muitos caminhos. As barras que constituem a treliça são bastante esbeltas, produzindo uma leveza tanto física como visual. Já o mesmo não ocorre com a estrutura do MASP, também em SP, na qual apenas quatro pilares transmitem a maior parte da carga no solo. É fácil perceber, neste edifício, o peso físico e visual dessas vigas e pilares. ESTACIO – FIC Curso de Arquitetura e Urbanismo Para responder a essas questões, é interessante socorrer-se de uma outra analogia. Suponha-se que, em uma praça, qualquer, se queira apoiar uma estátua sobre uma estrutura adequada. Fig. A – Proposta simples e direta Uma primeira proposta poderia ser a criação de um único pedestal sob a estátua. Essa solução resolve o problema de maneira simples e direta. Mas, supondo-se que, além de apoiar a estátua, a estrutura devesse permitir a passagem de pessoas sob elas, a solução do pedestal único torna-se inviável, exigindo uma solução como a proposta ao lado. Fig. B – Permite a passagem de pessoas por baixo ESTACIO – FIC Curso de Arquitetura e Urbanismo Se o espaço sob a estátua devesse ser o mais amplo possível, a solução mais adequada seria a apresentada na figura ao lado. Para orientar a escolha é necessário estabelecer uma hierarquia de quesitos aos quais a solução deverá atender, de maneira que se estabeleçam categorias de importância, de forma que a solução encontrada atenda muito bem os mais importantes e bem os menos importantes. É função de quem concebe a estrutura fazer com que, apesar de hierarquizados, os requisitos sejam atendidos da forma mais eficiente possível. ESTACIO – FIC Curso de Arquitetura e Urbanismo Uma questão que preocupa a quem concebe um novo projeto é o de ser o mais criativo e original possível. Na realidade, uma obra, para ser criativa, não precisa ser necessariamente inédita. A criação do novo passa pela releitura do existente, vendo-o com novos olhos. Portanto, o conhecimento profundo de soluções já utilizadas em projetos semelhantes é de capital importância. “Original é o que volta às origens” (Gaudí). “Nenhuma solução é tão original que não tenha um precedente parecido” (Torroja). QUEM CONCEBE A ESTRUTURA? ESTACIO – FIC Curso de Arquitetura e Urbanismo Conceber é compreender, entender e ser capaz de explicar. A concepção da estrutura é anterior ao seu dimensionamento, ou seja, à sua quantificação. É quase um dogma a ideia de que quem concebe a estrutura é o profissional engenheiro, que estudou profundamente fórmula complexas capazes de resolver os mais difíceis sistemas estruturais. Isto é um grande engano. ESTACIO – FIC Curso de Arquitetura e Urbanismo - perceber o sistema ou sistemas de forças capazes de transmitir as cargas ao solo, da forma mais natural, - identificar os materiais que, de maneira mais adequada, se adaptam a esses sistemas. Conceber uma estrutura é ter consciência da possibilidade de sua existência, é: - perceber a sua relação com o espaço gerado, É muito comum ver-se a arquitetura como a criadora de formas que aparentemente possam existir independentes de sua estrutura, dos materiais de que são feitas e do processo de sua construção. A estrutura e a forma são um só objeto, e, assim sendo, conceber uma implica em conceber outra e vice-versa. A forma e a estrutura nascem juntas, logo, quem cria a forma cria a estrutura. O cálculo é uma ferramenta com a qual se manipula um modelo físico, e por mais precisos que sejam os cálculos, nem sempre conseguem descrever com precisão a realidade. O PAPEL DO CÁLCULO ESTRUTURAL ESTACIO – FIC Curso de Arquitetura e Urbanismo O cálculo estrutural existe para comprovar e corrigir o que se intuiu. Não é o cálculo que concebe uma forma, mas sim o esforço idealizador da mente humana. “Antes e acima de todo o cálculo está a ideia, modeladora do material em forma resistente, para cumprir sua missão” (Torroja). ESTACIO – FIC Curso de Arquitetura e Urbanismo A GEOMETRIA DOS ELEMENTOS ESTRUTURAIS: Fio de aço: Quando colocado de pé não é capaz de suportar a si próprio, nem capaz de manter-se reto quando suspenso por seus extremos, mas bastante eficiente para suportar cargas aplicadas na direção do seu eixo. Folha de papel: Quando projetada fora da mão não é capaz de suportar a si mesma, mas quando submetida à pequena curvatura passa a ter rigidez maior e ser capaz de suportar forças perpendiculares a seu plano. ESTACIO – FIC Curso de Arquitetura e Urbanismo Não é só a resistência do material que garante a um elemento estrutural a capacidade de suportar cargas, na maioria das vezes sua forma é que é a determinante da capacidade de suporte. Materiais em principio frágeis podem ser bem aproveitados estruturalmente quando sua forma for adequadamente projetada para o vão proposto e para o carregamento ao qual estará submetido. Quando a forma de uma peça estrutural é bem elaborada, ela se traduz em ganho na sua capacidade resistente; entenda-se que isto significa ganho para a própria arquitetura; em muitas ocasiões, a forma do elemento estrutural é determinante da arquitetura. Os elementos estruturais podem ser usados isoladamente ou agrupados. ESTACIO – FIC Curso de Arquitetura e Urbanismo O sistema estrutural denominado arco pode ter o bloco como elemento básico. Quando esses blocos de pedra são adequadamente agrupados, formam um sistema capaz de vencer vãos e suportar cargas grandes. No entanto, esses mesmos blocos, quando agrupados de outra forma, são incapazes de vencer vãos significativos ou de suportar qualquer carga. ESTACIO – FIC Curso de Arquitetura e Urbanismo Um tronco de árvore pode, sozinho, vencer um vão e suportar cargas, quando, por exemplo, utilizado como ponte para a travessia de pessoas. A lona de circo, por outro lado, só consegue cobrir um espaço, ou seja, vencer vão e suportar cargas, quando apoiada em mastros e convenientemente esticada com cabos. ESTACIO – FIC Curso de Arquitetura e Urbanismo A diferença das relações geométricas, nas três dimensões de um bloco de pedra, de um tronco de uma árvore e de uma lona permitem ou não a construção de determinados sistemas estruturais. 1. O BLOCO: suas dimensões apresentam a mesma ordem de grandeza. Quanto às relações geométricas, os elementos estruturais podem ser classificados em três tipos básicos: o bloco, a barra e a lâmina. ESTACIO – FICCurso de Arquitetura e Urbanismo O bloco só serve como estrutura quando usado em associações nas quais resultem forças internas que tendam a aproximá-los. Se for aplicada uma força externa que tenda a aproximá-los e que evite que escorreguem entre si, podem criar um sistema estrutural capaz de vencer vãos retos. Um exemplo é o sistema de ponte em balanços sucessivos. Colocados lado a lado, escorregam entre si e não conseguem manter- se na posição. ESTACIO – FIC Curso de Arquitetura e Urbanismo Esse principio é usado na construção de pontes: elementos pré- fabricados na forma de blocos (as aduelas) são gradualmente juntados entre si por meio de uma força externa aplicada por um cabo. Essa força tende a apertar as aduelas umas contra as outras e é denominada força de protensão. Esse sistema de construção de pontes é denominado sistema construtivo em balanços sucessivos. ESTACIO – FIC Curso de Arquitetura e Urbanismo 2. A BARRA: uma de suas dimensões, o comprimento predomina em relação às outras duas, largura e altura da secção transversal. A barra, ao contrário do bloco, pode ser utilizada isoladamente; não exige associações especiais como no caso dos blocos de pedra. ESTACIO – FIC Curso de Arquitetura e Urbanismo É um elemento estrutural de uso mais amplo. Pode ser usada para pendurar cargas, como um cabo, para apoiar cargas como um pilar, ou vencer vãos, como uma viga. As barras associadas podem criar sistemas estruturais complexos, em forma de treliças, capazes de vencer grandes vãos. 3. A LÂMINA: duas de suas dimensões, comprimento e largura, prevalecem em relação à espessura. ESTACIO – FIC Curso de Arquitetura e Urbanismo Exemplos de lâminas são as lonas e as lajes. As figuras mostram três tipo de estruturas em que o elemento estrutural básico pode ser classificado como lâmina. Apesar de geometricamente todos os elementos serem lâminas, cada um tem características estruturais diferente dos demais. O resultado formal que cada elemento estrutural apresenta também difere dos outros dois. ESTACIO – FIC Curso de Arquitetura e Urbanismo As lâminas que apresentam características semelhantes à lona são denominadas membranas. São muito finas e apresentam resistência apenas no seu plano. Cargas perpendiculares ao seu plano provocam alteração na sua forma. A membrana tende a adquirir a forma do carregamento que a solicita. No caso da lona de circo, a forma só se realiza com a colocação de barras verticais ou inclinadas (o mastro) e pela ação de barras esticadas (o cabo ou tirante). Qualquer alteração na posição de um desses elementos resultará em uma nova forma. ESTACIO – FIC Curso de Arquitetura e Urbanismo No caso da laje, a forma de lâmina se mantém permanente, independente de fatores externos. Além disso, a laje pode ser executada horizontalmente, o que é impossível com a lona. Essa característica da laje é obtida com um grande aumento na espessura da lâmina. A terceira possibilidade estrutural de uso da lâmina aparece na abóbada. Sua forma mantém-se constante, para qualquer situação externa, sem que isso haja necessidade de grande aumento na espessura. Sua resistência é determinada pela curvatura que lhe é dada. ESTACIO – FIC Curso de Arquitetura e Urbanismo Uma bexiga cheia de água terá a forma de uma gota, suspensa ou apoiada sobre um plano. ESTACIO – FIC Curso de Arquitetura e Urbanismo O uso de estruturas com lonas infladas com ar é uma aplicação desse principio. O ar estica a lona, aumentando sua estabilidade a cargas externas. Pode-se diminuir o efeito de mudança de forma nas membranas, devido a cargas normais ao seu plano, aumentando-se o esforço aplicado no seu plano. Em outras palavras, uma lona bem esticada apresenta maior estabilidade de forma para cargas normais ao seu plano. A membrana tende sempre a adquirir a forma do carregamento que a solicita. As lâminas que apresentam características semelhantes à laje são denominadas placas. Devido à sua maior rigidez suportam cargas transversais ao seu plano, apresentando a capacidade de vencer vãos. A resistência transversal é conseguida devido a curvaturas ou dobraduras aplicadas em seu plano. ESTACIO – FIC Curso de Arquitetura e Urbanismoc FIM
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