UFPB PRG X ENCONTRO DE INICIAÇÃO À DOCÊNCIA

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1 7CTDAMT01 MECANISMOS DE REORIENTAÇÃO DE FORÇAS APLICADOS EM GRANDES OBRAS ARQUITETÔNICAS Natália Aurélio de Sá (1), João Crisóstomo (3) Centro de Tecnologia/Departamento de Arquitetura/MONITORIA RESUMO No Departamento de Arquitetura e Urbanismo do Centro de Tecnologia, da Universidade Federal da Paraíba, o conceito de estrutura e sistema, e a classificação e o estudo destes e dos esforços atuantes na estrutura são abordados na disciplina Sistemas Estruturais I, que faz parte da grade curricular do Curso de Arquitetura e Urbanismo Bacharelado, com uma carga horária de 60 horas e 4 créditos curriculares. A disciplina aborda as formas de atuação de forças na estrutura e a importância do equilíbrio destas na construção civil, bem como a as relações de conflito ou harmonia das estruturas com o espaço funcional e a interação da forma estrutural com a forma plástica. Os mecanismos de reorientação de forças que se aplicam nos sistemas estruturais são classificados em três categorias que podem ser combinadas ou não para a composição de um projeto. No trabalho em questão, as estruturas de algumas obras são decompostas e analisadas, com o intuito de esclarecer a simplicidade dos conceitos utilizados, permitindo que o aluno perceba a arquitetura ao seu alcance. A estrutura arquitetônica é basicamente formada, a nível unitário, por elementos (barras, os cabos, os blocos e as lâminas) que se combinam para formar os sistemas de vetor ativo, forma ativa ou massa ativa em que se classificam as estruturas. Palavras chaves: Estrutura, Composição, Reorientação de esforços, Sistema. INTRODUÇÃO O presente trabalho vem em cumprimento do programa acadêmico de monitoria da disciplina Sistemas Estruturais I, referente aos períodos e , sob a orientação do Professor João Crisóstomo. O mesmo foi desenvolvido a partir de pesquisas bibliográficas, sempre se buscando a estruturação de um texto didático e rico em ilustrações. O objetivo do projeto é relacionar parte do conteúdo ministrado na disciplina ao longo do período letivo com a prática da arquitetura, exemplificadas neste trabalho por obras de grande porte e significativa importância arquitetônica, de forma que se perceba certa simplicidade na aplicação do estudo, proporcionando ao aluno o alcance do entendimento e a certeza da possibilidade de aplicação geral dos conceitos. Para facilitar a compreensão do assunto, fez se necessário introduzir conceitos básicos a respeito do tema objeto deste trabalho. DEFINIÇÃO E CLASSIFICAÇÃO DOS SISTEMAS ESTRUTURAIS Sistema estrutural é a forma de organização de elementos destinada a proporcionar o equilíbrio de um conjunto de ações, capaz de suportar as diversas ações que vierem a solicitálo durante a sua vida útil, sem que perca a sua função. Para estudo das forças atuantes na estrutura, os sistemas estruturais são classificados da seguinte maneira: Estruturas Reticulares: formadas por elementos em que uma das dimensões é preponderante em relação às outras. Ex.: Barras: pequenas dimensões transversais em relação ao comprimento. Estruturas Tridimensionalmente Monolíticas: são aquelas em que as três dimensões são da mesma ordem de grandeza. Ex.: Blocos: as três dimensões têm variação pequena. Estruturas Laminares: formadas por elementos em que duas dimensões são da mesma ordem de grandeza e a terceira acentuadamente de menor dimensão. Ex.: Chapas: superfícies grandes em relação à sua espessura. (1) Monitor(a) Bolsista(a); (3) Prof(a) Orientador(a)/Coordenador(a).

2 Fig. 1: Estruturas reticular, monolítica e laminar, respectivamente. TIPOS DE MECANISMOS DE REORIENTAÇÃO DE FORÇAS DOS SISTEMAS ESTRUTURAIS Sistemas Estruturais de Vetor Ativo são formados basicamente por elementos curtos, sólidos e em linha reta (barras). Estes elementos lineares, devido a sua pequena seção em relação ao seu comprimento, somente transmitem forças na direção do seu comprimento, possuindo apenas esforços normais de tração e compressão. Através de uma montagem triangular dos elementos, a composição torna se estável em um sistema de juntas articuladas (treliças), onde as ações externas são divididas em várias direções por duas ou mais peças. Através deste mecanismo é possível mudar as direções das forças e transmitir as cargas a longas distâncias sem apoios intermediários. O redirecionamento das forças não deve necessariamente ocorrer em um único plano. A decomposição pode, além do tipo poligonal plano, ser efetuada em direções tridimensionais, existindo assim as treliças planas e as espaciais. a b c Fig. 2: Treliças planas (a e b) e espacial (c). Sistemas Estruturais de Forma Ativa são compostos basicamente por uma matéria rígida ou flexível, suportada por extremidades fixas, com a capacidade de suportar se e cobrir um vão. A transmissão das cargas até aos apoios ocorre através de esforços normais: o arco, por compressão (rígido); o cabo de suspensão (flexível), por tração. Esta característica ocorre devido à forma da estrutura de forma ativa coincidir com o fluxo dos esforços, sendo, portanto o trajeto natural das forças. A linha "natural" dos esforços em um sistema de compressão é a linha funicular de pressão, a do sistema de tração é a linha funicular de tração. Nos sistemas com cabo de suspensão, qualquer variação da carga ou das condições de apoio afeta a forma da curva funicular, e origina uma nova forma da estrutura. Os arcos rígidos já não possuem variação da sua forma, limitando a sua linha funicular apenas para um tipo de carregamento. As principais desvantagens deste tipo de sistema estrutural (arcos pênseis) são a leveza dos cabos de suspensão que, devido ao pequeno peso próprio em relação ao vão e sua flexibilidade, torna o sistema muito suscetível a cargas móveis e assimétricas e a vibrações e ações do vento, além do peso do arco reforçado contra uma variedade de cargas adicionais. Estas desvantagens podem ser eliminadas através de sistemas de protensão. A estabilização dos sistemas de cabos ocorre com a protensão dos cabos, eliminando as mudanças de forma devido a cargas adicionais e forças dirigidas para cima (sucção do vento). Os arcos podem ser pré tensionados até um grau que possa mudar a direção das cargas assimétricas, permitindo a variação do carregamento.

3 Fig. 3: Sistemas de forma ativa sob ação de cargas gravitacionais e sob ação do vento, respectivamente. Sistemas Estruturais de Massa Ativa são formados basicamente por elementos lineares de materiais resistentes a solicitações de compressão, tração e flexão. Esses elementos, as vigas, são capazes de resistir a forças transversais ao seu eixo e transmiti las lateralmente ao longo do mesmo até os seus extremos. A mudança da direção das forças é resultado da resistência da massa da seção da viga a tensões normais e de cisalhamento, sendo o momento externo anulado pelo momento interno gerado pela deformação causada pela sua flexão. a b Fig. 4: Sistemas de viga (a) e de pórtico (b), respectivamente. APLICAÇÃO DOS MECANISMOS DE REORIENTAÇÃO DE FORÇAS EM GRANDES OBRAS ARQUITETÔNICAS Sainsbury Art Centre, por Norman Foster (1977/1991): O Sainsbury Art Centre, na University of East Anglia, Norwich, Inglaterra, é delineado com a simplicidade da expressão e da utilidade. É uma vertente altamente ajustada e bemprojetada para a arte da sofisticação, servindo como um instituto de pesquisa com uma galeria de acesso público. Foi patrocinado por fundos privados. As paredes e os telhados brancos dão continuidade à forma do projeto.

4 A estrutura formada por pórticos em treliças é evidente. Deixada aparente, firmou se também como elemento estético e de referência peculiar da obra. Trata se de um sistema de viga e pilares em treliça, formados por elementos que compõem a forma triangular resistente à tração e à compressão, que se repetem num sistema de vetor ativo. Gateshead Millennium Bridge, por Wilkinson Eyre Architects (2001): Em Newcastle, Inglaterra, suspensa sobre o rio Tyne, a Gateshead's Millennium Bridge é a primeira ponte basculante do mundo constituída por par de arcos que giram em torno de um ponto comum. O movimento da ponte se assemelha ao fechamento de uma pálpebra humana, o que lhe conferiu o apelido de blinking eye, que em português significa "o olho que pisca. Enquanto um dos arcos forma uma plataforma, o outro serve de suporte para todo o conjunto e gira para permitir passagem de navios ao longo do rio. Projetada pelo escritório Wilkinson Eyre Architects, a construção liga as regiões de Newcastle Quayside e East Gateshead e permite travessia de pedestres e ciclistas. O projeto representa a bem sucedida combinação da demanda e requisitos do complexo de engenharia com uma forma única de solução espacial, proporcionando um belo e funcional ícone para Gateshead e Newcastle. Trata se de um sistema de forma ativa, evidenciado pelos cabos portantes (tração) ligados aos dois arcos da estrutura da ponte, provocando nestes forças de compressão. Palácio da Alvorada, por Oscar Niemeyer (1956/1958): A residência oficial do presidente da República do Brasil é uma das obras primas de Oscar Niemeyer, realizada pela Construtora Rabello S.A. Foi projetada antes da escolha do Plano Piloto da nova capital e tornou se símbolo do movimento moderno da arquitetura

5 brasileira, do progresso cultural e técnico do Brasil. É um edifício retangular de dois pavimentos e um subsolo, e tem como principal elemento as colunas de mármore branco, que se abrem em semicírculos, emoldurando as fachadas longitudinais em vidro, e que se tornaram símbolo da capital. O vidro proporciona a indefinição entre espaço interior e exterior; já as famosas colunas apóiam se no chão por um de seus vértices, conferindo leveza ao conjunto. O espelho d'água, que reflete a imagem do edifício, cria um espaço virtual infinito e é complementado por um grupo escultórico que parece flutuar à superfície da água, numa ausência aparente de materialidade. O palácio foi inaugurado em 1958, está guarnecido por inúmeras obras de arte e tem uma capela cuja fachada é assinada por Athos Bulcão. A inovação de Niemeyer, com a criação dessas colunas, valorizou a estrutura da edificação, que passou a ser o objeto de contemplação e o ponto alto do projeto, como era característico das obras modernistas. Trata se de uma estrutura de vigas e pilares que resulta num sistema de massa ativa. CONCLUSÃO O trabalho exposto demarca a finalização de um período de atividade acadêmica de inegável crescimento pessoal por parte da estudante. O aprendizado científico também se consolida na apresentação de um projeto satisfatório que vem cumprir uma necessidade acadêmica, exigindo da monitora a busca pelo conhecimento e explanação de um tema, podendo ir além do que fora visto em sala de aula, além de iniciar a mesma na vida docente, através do trabalho desenvolvido com o professor e da relação de troca de conhecimento com os novos alunos, o que ensinou a monitora a direcionar seus conceitos com vista a abolir as dúvidas da turma. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS REBELLO, Yopanan C. P. A concepção estrutural e a arquitetura. São Paulo: Zigurate Editora, 2000 ENGEL, Heino. Sistemas de estruturas. Hemus Editora Ltda, news/2004_06_30/ tw1gateshead.htm