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20 novembro 2017
Vãos Livres
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As tecnologias em construção civil estão evoluindo cada vez mais. Atualmente, é possível vencer grandes vãos – aberturas livres entre pilares ou entre os pontos de apoio de uma cobertura – com elementos mais leves e de poucas dimensões. Lajes medindo vinte metros  de comprimento já são comuns para engenheiros e arquitetos. E o objetivo de mandar fazer algo assim não é apenas pela estética do projeto, ou para transcender limites, mas também por questões funcionais.



Pavilhão português para a Expo’98, em Lisboa. (imagem extraída de javier1949 em Flickr)


“O projetista estrutural deve discernir se o grande vão é necessário naquele projeto ou se é apenas vaidade criativa.” – projetista estrutural Marcelo Rozemberg, em entrevista de Téchne.



A ARQUITETURA SUPERANDO OS GRANDES VÃOS


Projetos arquitetônicos com grandes vãos não é nenhuma novidade. Há mais de dois mil anos já se podia construir uma cúpula com quarenta metros, por exemplo – é o caso do Panteão de Roma. Mais tarde, no período da Revolução Industrial, o uso do ferro e do aço ficou mais comum, e os vãos podiam chegar a cinquenta metros. No início, a aplicação de tecnologias que permitissem lajes maiores envolvia a construção de pontes e viadutos. Mas, atualmente, as soluções já estão tão evoluídas que é possível encontrar projetos com áreas cobertas, livres de obstruções, com muito mais metros quadrados. Com exemplo têm-se subsolos, teatros, auditórios, salas de exposições, ginásios esportivos, galpões, shoppings centers, áreas de escritórios, e mais.


A ideia de se fazer grandes vãos deve nortear todo o projeto arquitetônico. O projetista precisa ter uma boa noção entre o vão e o espaço que ele deixará para que a estrutura seja desenvolvida. Também estudar todas as soluções de engenharia existentes e compreender as técnicas possíveis de serem realizadas de acordo com os materiais, o maquinário e a mão de obra disponíveis no local da obra. Só depois disso é possível estabelecer qual o sistema estrutural mais adequado para assegurar as necessidades e orçamento do projeto; a flexibilidade de ocupação; a rapidez de execução; além da a segurança dos trabalhadores e dos clientes.



O SUCESSO DA EMPREITADA


Para cada tecnologia há muitos prós e contras. Só se chega a um ótimo resultado analisado tudo de forma criteriosa, antes e depois do início do projeto. Para conseguir vencer grandes distâncias, antes de tudo, é preciso evitar os materiais pesados. Sim, historicamente, a pedra era muito utilizada na construção civil. Só que exatamente por isso era tão difícil ter maior espaço entre apoios verticais. Nem mesmo com a madeira se chega a resultados tão expressivos quanto com o aço e o concreto. A qualidade e a resistência desses dois últimos são muito superior, o que facilita a escolha dos projetistas e permite a criação de estruturas mais esbeltas.


Buurt 9, da construtora MVRDV, em Amsterdã, na Holanda. (imagem extraída de MIMOA)

Casa Paraty, do Studio MK27, em Paraty, RJ. (imagem extraída de Studio MK27)



O QUE DEFINE A ESCOLHA DO PROJETISTA


Grandes vãos exigem soluções mais elaboradas – não se esquecendo das exigências das normas técnicas – para garantir toda a estabilidade do sistema e evitar deformações de pilares, vigas e lajes. O sistema escolhido deve resistir à flexão, aos esforços horizontais, à punção nos apoios e outros reforços, inclusive pontuais. É interessante fazer um teste prévio do modelo em menor escala, para medir o seu desempenho – como o comportamento aerodinâmico em túneis de vento.


O desenvolvimento de ferramentas computacionais para cálculo estrutural permite que o engenheiro consiga modelar estruturas complexas o mais próximo de seu comportamento real, possibilitando a análise de esforços e deformações para centenas de carregamentos, bem como análises dinâmicas para cargas, devido à ação do vento ou de sismos.” – engenheiro José Luiz Varela, em reportagem de AECWeb.


Estádio esportivo em Medellín, na Colômbia. (imagem extraída de Pinterest)


São tantos detalhes importantes que muitos clientes até desistem da ideia. Eles compreendem que quanto mais se aumenta o vão livre, mais se eleva o custo da obra, principalmente em função do consumo de materiais, como o concreto; de equipamentos, como betoneiras e fôrmas; e da inspeção periódica. E tudo influencia mesmo. Somente a diminuição do peso da laje é que pode diminuir certos resultados desse somatório.


Estação King’s Cross, em Londres. (imagem extraída de TSL Engenharia)



OS SISTEMAS MAIS EMPREGADOS PARA GRANDES VÃOS


Depois que o projetista já considerou qual a tipologia da obra, é a vez dele escolher os materiais, os sistemas construtivos e as tecnologias a serem empregadas na construção. Quanto maior o vão, mais apropriado é o uso da estrutura metálica, como as espaciais. Também se pode fazer uma combinação entre elementos em aço e lajes em concreto ou em steel frame, por exemplo. Ou usar o material para fazer diferentes modelos de tensoestruturas.


A combinação “concreto e armações metálicas” é a mais comum.  A laje do tipo plana ou “cogumelo” é uma boa solução para vãos em torno de seis metros. Mas ela pode atingir distâncias maiores, apresentar maior rigidez e suportar mais carga com a incorporação da protensão. O uso de um concreto de alto desempenho também pode elevar sua resistência à compressão e sua durabilidade, além de reduzir a seção dos pilares. Para vãos maiores, ao invés da laje maciça tradicional, usam-se outros tipos de lajes. A protendida tem a vantagem da redução das deformações e fissuras. Porém, requer mão de obra especializada para sua execução. Já a nervurada é mais simples. Ela suporta grandes espaçamentos entre apoios – até pés-direitos altos; e grandes sobrecargas E suas maiores vantagens são a excelente performance acústica e o baixíssimo peso.