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1 ARQUITETURA DO METAL Arquitetura e Urbanismo da Sociedade Industrial (arquitetura do metal) Ferro Fundido (cast iron ) Minério de ferro levado à fusão e lançado em moldes. Contém alto teor de impurezas devido ao processo de fundir o minério misturado ao combustível. • Combustível: originalmente carão vegetal (charcoal) – produzia menos fumaça, menos cinzas, menos impurezas. → No final do século XVII, no entanto, devido à escassez de madeira e à prioridade dada à indústria naval, criou-se o estímulo ao uso de carvão mineral (até então evitado devido ao seu alto teor de impurezas prejudiciais à qualidade/resistência do ferro produzido). • 1707: Abraham Darby começou a produzir em Coalbrookdale (Shropshire) vasilhames, panelas e pregos de ferro fundido em moldes de areia (processo por ele patenteado); • 1709: A. Darby começou a utilizar o carvão mineral com baixo conteúdo de enxofre em seus fornos de fundição de ferro; → As altas temperaturas atingidas nestes fornos garantiam grande fluidez ao ferro fundido, permitindo- lhe preencher formas intrincadas/de pequenas dimensões. → Defeito deste ferro: muito frágil devido ao alto teor de impurezas, principalmente fósforo (decorrente da alta temperatura de fusão). Na segunda metade do século XVIII houve grande evolução dos fornos aquecidos a coque (carvão) mineral), seu número multiplicou- se: até o final do século, aproximadamente 80% da produção inglesa de ferro era feita neste tipo de fornos. Ferro Forjado (wrought iron ) Teor de carbono menor do que o do ferro fundido (ferro forjado menos de 0,1%, ferro fundido aproximadamente 3%) → ferro forjado é mais flexível/menos frágil, é 3x mais resistente à tração que o ferro fundido, resistência à compressão são equivalentes. • 1784: Henry Cort patenteia método de produção de ferro forjado – “ pudelagem” → Ferro fundido é refundido e na refusão oxigenado mediante movimentação da massa em fusão; → Oxigenação reduz teor de carbono, permitindo separação dos corpos de ferro puro, de ponto de fusão mais alto, das impurezas; → Esferas de aproximadamente 40kg eram removidas dos fornos e colocadas em prensas ou martelos hidráulicos para remoção da escória fundida e da produção de barras de ferro (“forjado”). Processo de Cort permitiu produção econômica do ferro forjado, na forma de barras e chapas. (Elliott, C.D., pag. 80) Com a Rolling machine (1784) ele conseguia produzir em uma hora a mesma quantidade de ferro forjado que se produzia em 2 semanas anteriormente. Imagem retirada do slide do professor Aço (steel ) Liga de ferro e carbono: teor de carbono até 0,15% corresponde à baixa dureza, entre 0,15% e 0,30% corresponde à medida dureza, a partir daí é classificado como aço de alta dureza. Máximo teor de carbono admissível: 2% (Wordsworth Dictionary of Science & Technology). 2 Originalmente produzido em 3 etapas: 1. Ferro fundido: teor de carbono entre 2 e 4,5%; 2. Ferro forjado: teor de carbono ≤ 0,1%; 3. Aço: por meio da adição de carbono ao ferro forjado levado à fusão. Tal processo era muito caro (alto consumo energético), o que tornava o aço um produto pouco usado (só em objetos onde metal de alta resistência era imprescindível, como por exemplo na cutelaria. • 1855: Henry Bessemer obtém patente para a fabricação de aço mediante injeção de ar em ferro em estado de fusão; • 1856: H. Bessemer patenteia seu conversor para fabricação de aço mediante injeção de ar em ferro em estado de fusão. • 1879: Define-se processo que resolve 2 problemas do processo original de Bessemer – excesso de oxigênio e fósforo. → Excesso de oxigênio resolvido pela adição de spiegeleisen (manganês + carbono + ferro) de Robert Forester Mushet à massa de ferro fundente (manganês combinava-se com oxigênio, aumentando o teor de carbono da massa fundente). → Execesso de fósforo resolvido por Sidney Gilchrist Thomas e Percy Gilchrist em trabalho conjunto, que desenvolveram revestimentos alcalinos das paredes internas do conversos, que tinham capacidade de remover o fósforo; Ficou conhecido como processo Bessemer-Mushet-Thomas- Gilchrist; Imagens retiradas do slide do professor A indústria desse moinho pegou fogo, assim como acontecia com diversas indústrias nessa época, e passaram a buscar soluções construtivas visando evitar que tais incêndios destruíssem tudo. O uso do metal (ferro) nas edificações Típica fábrica têxtil do final do século XVIII: • 5/6 pavimentos de altura; • Grossas paredes envoltórias de alvenaria; • Pisos de madeira apoiados sobre vigas também de madeira; • Largura total do prédio em torno de 8,50m, extensão por volta de 36m; • Largura interna total dividida em 2 ou 3 vãos menores por linhas de pilares/colunas; • Pisos de madeira, lampiões, retalhos de panos e máquinas engraxadas tornavam tais prédios presas fáceis de incêndios; → As altas taxas de seguros exigidas levaram seus proprietários a explorar possibilidades de construção metálica. 3 Em 1792, William Strutt construiu em Derbyshire um cotonifício para malharia de seu pai, no qual se empregaram pela primeira vez colunas de ferro fundido que dividiam o vão interno dos 5 primeiros prisos em 3 vãos de aproximadamente 2,70m. • O 6° piso tinha vão total liberado porque a cobertura apoiava- se sobre treliças de madeira capazes de vencer aquele vão. O mesmo Strutt construiu na mesma época em Milford um depósito de 4 pavimentos, com técnica similar à do cotonifício: • Partes expostas das vigas de madeira eram protegidas por placas de gesso e pisos feitos de abóbadas de tijolos cerâmicos niveladas com areia (para receber o piso propriamente dito); cunhas de madeira fixas às bases das vigas de madeira serviam de base/ arranque/apoio para estas abóbadas; • Colunas de ferro fundido de pavimentos contíguos eram solidarizadas por barras metálicas que atravessavam vigas de madeira ligando o topo da coluna do pavimento inferior com a base da coluna do pavimento superior; • Tirantes metálicos horizontais fixos justamente na transição entre 2 colunas contíguas garantiam contraventamento lateral; • Colunas metálicas permaneciam expostas/sem qualquer tipo de revestimento de proteção ao fogo. (ELLIOTT, pág. 70) Imagem retirada do slide do professor • Fiação de Shrewsbury, próxima a Manchester, Charles Bage (1796-1797): → Exemplo pioneiro em que a madeira foi completamente suprimida da construção, inclusive das esquadrias; → Vigas feitas de placas metálicas verticais de aproximadamente 27,5cm de altura, vencendo 4 vãos de aproximadamente 2,85m; → Vigas feitas em 2 segmentos rebitados junto à linha de pilares centrais; → Vigas tinham alargamento em sua base – chegavam a aproximadamente 12,5cm de largura; → Sustentação do piso feita da mesma forma acima descrita. Imagem retirada do slide do professor Vinte anos depois, construíam-se estruturas portantes metálicas em que a área de influência de uma única coluna/de uma única viga havia dobrado Redução da relação área construída/quantidade de ferro consumido = otimização no aproveitamento do material Aumento na flexibilidade funcional/liberdade de ocupação dos pisos industriais (ampliação dos vãos-livres = redução dos obstáculos representados por colunas e pilares) Impulso na difusão do uso do metal na construção industrial (significativa redução do efeito limitador até então exercido pelo preço do ferro na adoção desta alternativa técnica) • Fábrica de Chocolates Menier, Jules Saulnier (1871-1872) – Noisieel, França → Necessidade de reduzir peso próprio do edifício (fundações) levou à solução técnico-construtiva: esqueleto metálico rigidizado por peças diagonais preenchidopor tijolados furados, painéis de fechamento de tijolos revestidos por cerâmica esmaltada de cores variadas. → Carga dos pavimentos assim construídos transmitida aos pilares de alvenaria por meio de vigas metálicas de seção tubular; 4 Imagens retiradas do slide do professor Pontes Metálicas • Primeira ponte metálica da história: ponte sobre o rio Severn em Coalbrookdale, Abraham Darby III e John Wikinson (1779) – vão de 30m, feita de ferro fundido → Construída para facilitar o acesso dos operários e dos veículos à fundição de Darby por sobre o Rio Severn. → 2 arcos de ferro fundido, cada um pesando aproximadamente 6 toneladas, vencem o vão; → Peso total do ferro empregado na ponte: aproximadamente 380 toneladas; → Nervuras principais, de 21m de comprimento, fundidas em moldes de areia a céu aberto, sobre os quais foi vertido o ferro diretamente de altos fornos; → “Carpintaria metálica”: no início, metal era utilizado como se fosse madeira (transferência tecnológica); Imagens retiradas do slide do professor • Ponte suspensa sobre o estreito de Menai, junto a Bangor (País de Gales), Thomas Telford (1818-1826) – vão de 175m; → Material: 16 correntes de ferro fundido, cada uma feita de 2538 elos e 521m de comprimento; → Quantidade total de ferro: 2200 toneladas; → Tabuleiro original de madeira foi substituído em 1893 por ferro; → Correntes de ferro foram substituídas em 1940 por correntes de aço; Imagens retiradas do slide do professor • Clifton Bridge, Bristol (Reino Unido), Isambard Kingdom Brunel (1864) – vão de 214m e aproximadamente 100m acima da lâmina d’água (sobre o rio Avon); → Ponte suspensa por correntes de ferro forjado (as atuais foram tiradas da Hungerford Bridge, no Tâmisa); → Pilões não são idênticos; → Correntes estão apoiadas sobre roldanas, para poderem movimentar-se independentemente entre si; 5 Imagens retiradas do slide do professor • Viaduto de Garabit, Gustave Eiffel (1882-1884) – extensão: 565m, vão de 165m; → Ferro forjado; Imagem retiradas do slide do professor Estações Ferroviárias • Estação de Crown Street, em Liverpool, considerada a primeira da história (1830) – projeto atribuído a George Stephenson; → Por ser (na época) muito afastada do centro de Liverpool, 6 anos depois foi substituída por uma nova construída no centro, passando a ser utilizada apenas como terminal de carga; • Euston Station, primeira estação da cidade de Londres (1837) → Colunas metálicas para sustentar a cobertura: ferro fundido; → Elementos esbeltos: ferro forjado; → A fachada de ligação da estação com a cidade com estilo do passado era considerada nobre; Alamy Stock Photo Imagens retiradas do slide do professor • King Cross Station, Lewis Cubitt (1851-1852), Londres; → Era vitoriana; → Arcos de madeira apoiados em mísulas de ferro forjado fixas às paredes de alvenaria; → Vão livre destes arcos: aproximadamente 31m; 6 Imagens retiradas do slide do professor Alamy Stock Photo • St. Pancras Station, Londres, William Henry Barlow e Rowland M. Ordish (1863-1865); → Vão livre 73m; → Extensão da área coberta das plataformas de embarque: 210m; → Altura máxima da cobertura (interna): 30m; → Ferro forjado; → Estas dimensões mantiveram-se insuperadas até 1889, com Galerie des Machines; → Os arcos metálicos arrancavam do chão, ao qual estavam ligados rigidamente, transmitindo-lhe diretamente aos empuxos sem construções intermediarias (ao contrário das estruturas similares da época, que utilizavam apoios articulados – roletes, pivôs, articulações); Imagem retirada do slide do professor Estufas Existiam desde o século XVII. Inicialmente evitou-se o uso do ferro devido à sua alta condutividade térmica e resultante condensação de água em sua superfície. Soluções técnico-construtivas aqui desenvolvidas foram transferidas para as galerias comerciais/passagens cobertas, cujos vãos modestos não representavam problemas maiores para concepção e execução dos subsistemas portantes. • Estufa dos jardins de Chatsworth, Derbyshire, Joseph Paxton (1836-1841) – The great conservatory → 85m de extensão, 38m de largura e 20m de altura; → Nave central apoiada em colunas de ferro fundido + naves laterais; → De ferro fundido eram apenas as colunas e uma galeria que circundava a nave central; → Demais elementos de estrutura eram treliças de madeira laminada; → Perfis metálicos da pele de fechamento feitos em fresas movidas a vapor desenvolvidos por Paxton; → Cobertura feita de módulos de 2 águas em espinha de peixe – as 2 águas permitiam a entrada dos raios de sol quando este estava inclinado (manhãs e tardes), amenizando-os nas horas do dia de sol alto (mesmo recurso foi utilizado posteriormente no Crystal Palace). Imagem retirada do slide do professor • Estufa de Palmeiras do Jardim Botânico Real de Kew (Surrey – sudoeste de Londres, junto ao Tâmisa), Decimus Burton e Richard Turner (1844-1848) → De ferro fundido eram apenas as colunas e uma galeria que circundava a nave central; → Demais elementos da estrutura eram treliças de madeira laminada; → Alimentação de carvão das caldeiras de aquecimento feita por vagonetas circundando em túnel sob a estufa; 7 Imagens retiradas do slide do professor → Temperatura mantida permanentemente em 27°C por meio de tubos alimentados de água quente fornecida por 12 caldeiras; → Colunas de seção oca e calhas coletoras junto à base de pedra conduziam águas pluviais a um reservatório subterrâneo; → Exaustão da fumaça e alimentação das caldeiras com água e carvão (este último em vagonetas sobre trilhos) feitas através de túnel ligado à chaminé e à caixa d’água colocadas visualmente separadas da estufa e compostas à maneira de um campanário; Imagem retirada do slide do professor Exposições Universais O conceito das exposições universais vem do século XVII, quando se buscava uma vitrine para os produtos da indústria e do comércio. Pensava-se, além disso, que tais eventos fortaleceriam a unidade e a fraternidade entre as nações, além do livre comércio. Outro aspecto importante deste esforço conjunto era uma crença partilhada por todos na capacidade técnica ilimitada da humanidade. Tais eventos, pela quantidade de pessoas que a eles acorriam e pela sua provisoriedade, eram oportunidades ímpares para a aplicação de novos materiais e técnicas construtivas e para a busca de formas rápidas de montagem e desmontagem dos edifícios. A primeira destas exposições foi a de 1851, em Londres, onde o papel da vitrine foi desempenhado pelo Crystal Palace; 95 países participaram desta exposição. A exposição de 1851, em Londres, teve 6 milhões de visitantes, a de Paris em 1900 teve 48 milhões de visitantes. (Architectural competitions, vol. 1, pag. 143). 8 Pavilhão da Primeira Exposição Universal (Londres, 1851) Em março de 1850 foi lançado um concurso internacional para o projeto de um pavilhão para a exposição universal. Faziam parte da comissão julgadora, entre outros: Charles Barry, Robert Stephenson e Isambard Kingdom Brunel (arquitetos e engenheiros). 245 projetos foram submetidos, mas a comissão decidiu não adotar nenhum dos projetos e elaborar um projeto próprio. Neste momento, Paxton decidiu elaborar um projeto, depois de receber a informação de um dos membros da comissão julgadora que outros projetos poderiam ser eventualmente examinados. Seu projeto original para o Crystal Palace era um volume plano com cobertura de ferro e vidro. Charles Barry forçou a adoção da abóbada central, sob a ameaça de abandonar a comissão caso não se atenuasse o despojamento/ a pobreza formaldo projeto. O projeto definitivo foi aceito em 26 de julho de 1850 e em 7 semanas o projeto executivo estava concluído. Em 26 de setembro colocou-se a primeira coluna de ferro fundido no local. • Crystal Palace, Joseph Paxton, 1851 → Abóbada central permitiu que fossem preservadas, dentro da construção, árvores que havia no local – origem da arquitetura nas estufas de plantas, ficou, assim, patente; Imagem retirada do slide do professor → Extensão total: aprox.. 563m; → Largura total: aprox.. 124m; → Altura máxima na nave principal: aprox.. 33m; → Área de vidro da abóbada: aprox.. 83.000m²; → Área total construída: aprox.. 70.000m² (7ha); → Todo edifício projetado sobre uma reticula modulada em aproximadamente 7,30m – esta modulação regulou o dimensionamento dos elementos construtivos; Imagem retirada do slide do professor → Alas laterais, tanto no corpo longitudinal quanto no transversal, têm 3 pavimentos escalonados (recuam progressivamente); Imagem retirada do slide do professor → Elementos construtivos produzidos industrialmente/em grandes séries; → Colunas ocas de ferro fundido sustentavam vigas treliçadas e funcionavam como tubos de queda pluviais; → Paredes eram feitas de madeira e vidro; → Abóbada que cobria a nave principal era feita de arcos de madeira e foi modulada a partir da maior lâmina de vidro que se podia produzir na época (1,20 x 0,25 – lâminas produzidas pela planificação de cilindros soprados artesanalmente); Imagem retirada do slide do professor 9 → Conceito construtivo desta cobertura idêntico à estufa de Chatsworth: módulos de duas águas com perfis de fixação das lâminas dispostos em espinha de peixe; → Indústria responsável pelo vidro foi a mesma que havia fornecido os vidros da estufa de Chatsworth, produzidos com processo novo para a época; Imagem retirada do slide do professor → Consumiram-se aproximadamente 3.500 toneladas de ferro fundido para colunas de seção oca e vigas treliçadas de pequenos vãos maiores; → Indústria responsável pelas peças metálicas era fornecedora das ferrovias; → Fundações de concreto; → Fundamental para viabilização do projeto de Paxton foi a rapidez com que ele acionou seus contatos nas indústrias do ferro e do vidro da época para que estas se pusessem em condições de fornecer-lhe os elementos construtivos necessários à execução – algo que ele fez no momento em que lançou o projeto; → A montagem do edifício (inclusive envidraçamento da abóbada) durou 4 meses; → Confiabilidade/estabilidade da construção testada antes da abertura da exposição fazendo marcharem soldados e rolarem bolas de canhão pelas galerias onde o público iria circular (Elliott, pag. 101); → O Crystal Palace teve sérios problemas de condicionamento/ climatização devido ao excesso de luz/sol, o que levou à adoção de sombreamento (toldos, etc) em certas áreas do pavilhão; → Pavilhões posteriores reduziram áreas envidraçadas, limitando-se a janelas de clerestório e outros planos verticais; Expo de Paris, 1889 Exposição em comemoração ao centenário da Revolução Francesa, teve mais de 32 milhões de visitantes. Imagem retirada do slide do professor A ideia de construir o primeiro monumento de 1000 pés de altura por ocasião da Exposição de 89 de Paris partiu de dois engenheiros: Emile Nougier e Maurice Koechlin, ambos empregados no escritório de engenharia de Eiffel, já na época um engenheiro de renome. Esboços iniciais destes 2 engenheiros são bastante similares à torre executada. Inicialmente, Eiffel foi cético em relação à ideia da torre, só a aceitou de fato depois que os 2 engenheiros, junto com o arquiteto Stephen Sauvestre (responsável pela decoração da torre) concluíram os planos iniciais. Foi apresentada ao ministro do comércio na época, que prontamente aceitou-a. Imagem retirada do slide do professor Lançou-se, então, um concurso para o projeto de parque de exposições e de uma torre de 300m de altura. O prazo estabelecido para a entrega dos trabalhos – 17 dias – foi definido para garantir que o projeto de Eiffel, já pronto, fosse o vencedor. • Torre Eiffel: → Forma da torre: curvatura das 4 costelas que lhe definem a silhueta – definida considerando efeitos do vento; → A mesma preocupação amparou a decisão pelo material vazado (reduzir a resistência do vento); 10 → O primeiro princípio de estética arquitetônica prescreve que as linhas essenciais de um monumento devem adequar-se perfeitamente à sua destinação; Imagem retirada do slide do professor → Superestrutura metálica assenta sobre 4 sapatas de concreto maciço de aproximadamente 2,10m de espessura, as sapatas mais próximas ao Sena estão aproximadamente 8m mais baixas do que as mais afastadas; → Sobre cada uma delas estão construídos pilares de aproximadamente 7,5 x 7,5m solidarizados entre si por barras de ferro forjado de aproximadamente 10cm; → 7.300 toneladas de aço/ferro consumidas na torre; Imagem retirada do slide do professor • Galeria das Máquinas, arquiteto Charles Dutert e engenheiro Victor Contamin. → Extensão: 420m; → Largura/vão-livre: 115m; → Altura máxima dos arcos: 43m; → Arcos de seção oca executados de chapas e cantoneiras de ferro forjado rebitados; → Largura total, incluindo espessura das chapas: aproximadamente 40cm; → Ponte rolante percorria toda a extensão do pavilhão, acima dos stands de exposição, oferecendo aos visitantes a possibilidade de uma visão panorâmica do conjunto; → Arcos são concebidos como treliças triarticuladas: articulações eram roletes de aço, junto aos arranques com diâmetro de 35cm, no topo 50cm; → Pele de cobertura do pavilhão de vidro branco com desenhos azulados; Imagens retiradas do slide do professor Consumo de Massa Galerias Comerciais Primeiros casos de agrupamento de pequenas lojas de passagens cobertas por estruturas de metal e vidro datam do final do século XVIII em Paris (por volta de 1770). Já aqui se pode falar deste novo tipo de espaço arquitetônico-urbano característico da Revolução 11 Industrial (MIGNOT, pag. 238). Intensificação da atividade comercial dentro da cidade. Pelos anos 20 do século XIX o tipo já estava a bastante difundido, sendo dessa época a adoção da designação “galeria”, ao invés de “passagem” – sinal do crescente interesse e cuidado com que estes espaços são projetados e decorados. Passagens/galerias foram um meio de estender/multiplicar a superfície de contato entre rua e espaços comerciais. A adoção de iluminação a gás (exemplo precursor é de 1817, em Paris) reforçou ainda mais este efeito multiplicador das fachadas comerciais (MIGNOT, pag. 218-241). • Galeria Vittorio Emanuele, Milão 1875: construída junto como parte de um programa de remodelação da praça da catedral de Milão. → Nave principal da galeria tem 200m de extensão, ligando a praça da catedral com a praça do Scalla (casa de ópera); → Cúpula octogonal coroa o cruzamento das 2 naves que constituem a galeria; → Altura aproximada das abóbadas: 30m; → Vão das abóbadas: 14,5m; → Estrutura: ferro forjado; Imagens retiradas do slide do professor • Galeria Umberto I, Emanuele Rocco, Nápoles, 1887-1890 → Modelo: Gal Vittorio Emanuele, Milão; → Partido cruciforme e a grande cúpula; Imagens retiradas do slide do professor Lojas de Departamento • Au Bon Marché, Louis Charles Boileau – Paris, 1869-1872 → Tipo de “loja de departamentos” que surgiu na França; → Edifício existe até hoje, tendo sua fachada sido revestida com pedra nos anos 1920; → Pátio coberto; → Espaço articulador: o grande hall de entrada 12 Imagens retiradas do slide do professor Mercados • Les Halles Centralesde Paris, Victor Baltard, 1851-1858 → Um projeto em alvenaria com aparência de fortaleza, do mesmo Baltard, deveria ter sido construído no loca, tendo sua execução chegado a iniciar; → Haussmann vetou-o, exigindo que se construísse algo aproveitando técnicas/materiais modernos para a época – ou seja, metal: “Somente me são úteis vastos guarda- chuvas, nada mais.” (Benevolo, Hist. da arq. moderna, pag. 126); → Área total de 9 ha: 12 quarteirões em 2 alas de 6, cada um deles coberto por um dos “guarda-chuvas” de Haussmann; ruas entre quarteirões igualmente cobertas; → Construção essencialmente de ferro fundido e vidro, apenas uma base e partes inferiores da construção eram de alvenaria; → Colunas esbeltas de ferro fundido funcionavam também como tubos de queda pluviais; → Considerado o precursor dos pavilhões de marcado modernos, construídos para atender grandes populações/multidões; → A solução técnico-construtiva adotada para Les Halles garantia, pela sua leveza, ventilação e iluminação necessárias (Elliott, pag. 74); → Demolição ocorreu entre 1971 e 1973, e 2 pavilhões foram remontados: um integralmente (em Nogent-sur- Marne, para abrigrar uma casa de espetáculos – Pavillon Baltard) e o outro, apenas parcialmente (em Yokohama, no Japão); Imagem retirada do slide do professor
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