Arquitetura em edifícios em aço, Manuais, Projetos, Pesquisas de Engenharia Civil

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APRESENTAÇÃO

Prezados alunos,

Sejam bem-vindos ao módulo Arquitetura e Construção Industrializada em Aço.

Nosso objetivo é informar-lhes, de modo prático, a maneira adequada de se enfocar o processo arquitetônico dentro do sistema industrializado de construções com estruturas metálicas. A visão do todo e as dimensões de qualidade arquitetônica e construtiva definirão nosso trabalho. A compreensão da integração entre projeto-fábrica-obra permitirá atingir os resultados esperados.

As discussões por meio dos “chats” farão nosso trabalho mais proveitoso. Contamos com a participação de todos e esperamos, desse modo, estar de alguma maneira contribuindo para ampliar seus conhecimentos.

Ascanio Merrighi

Professor do Curso de Pós-Graduação em Construções Metálicas



INTRODUÇÃO

O enfoque deste curso será o caminho para o desenvolvimento do projeto de arquitetura e sua implementação, considerando-se dois pontos de impacto surgidos com a Revolução Industrial.

Primeiro – O conceito da qualidade do processo de fábrica sobre o processo artesanal: precisão, rapidez de execução e racionalização, controle de perdas, entre outras características, fazem parte do diálogo concepção- projeto.

Segundo - A idéia da logística da ação projétil, ordenando as intenções arquitetônicas. Seis são as ações logísticas necessárias ao bom desempenho técnico da construção: projeto, detalhamento, fabricação, pré-montagem, transporte e montagem.

Esses são dois pontos de impacto que tratam da qualidade construtiva do objeto arquitetônico. Os conceitos técnicos relativos à fábrica e à produção terão de ser assimilados pelos arquitetos e pelos engenheiros, somando-se a condicionantes técnicos próprios, sendo sempre o principal deles a qualidade arquitetônica do objeto construído.

Como síntese desse raciocínio, podemos concluir a existência, a partir da Revolução Industrial, da dicotomia – qualidade construtiva/qualidade arquitetônica, que demanda esforço dos arquitetos em harmonizá-las mediante o desenvolvimento dos projetos e a integração dos profissionais (arquitetos e engenheiros) envolvidos em sua implementação. Atingir essa harmonia implica compreender, detalhadamente, cada um dos conceitos acima.

Quando falamos de qualidade de fábrica, podemos assumir que precisão, rapidez, racionalização e controle de perdas advêm do melhor aproveitamento de equipamentos, do uso dos insumos e da mão-de-obra empregada. Assumimos também que todas essas ações deverão trazer relação de custo-benefício na viabilização de uma obra, considerando-se seus principais precedentes e particularidades, isto é, intenção do cliente, interpretação do arquiteto e as bases financeiras estimadas.

Já a logística da ação do projeto exige conhecimento de cada uma das seis etapas descritas no segundo tópico. O pensar arquitetônico, por ser abrangente, absorve com facilidade os condicionantes de cada etapa. A abordagem do tema das estruturas de aço, sob o ponto de vista da concepção arquitetônica que a origina, visa ser mais qualitativa que quantitativa, buscando esclarecer os elos entre o conceito do projeto e sua materialização na obra.

Já nas construções em aço, mantém-se a leveza visual conquistada com o ferro fundido, e começam a surgir cabos, tubos e vigas respondendo satisfatoriamente às solicitações mencionadas, o que, anteriormente, era exclusivo da madeira, um material com limitações literalmente naturais. Os elementos confeccionados em aço traziam a seu favor a grande resistência mecânica do material, aliada à versatilidade do processo de fabricação. Sua agilidade de sistema construtivo foi testada em situações de guerra, como nas pontes e torres de Willian Jenney , e futuramente aplicada em edifícios como o Leiter I e outros, que veremos a seguir em seus respectivos contextos.

Edifício Leiter I Projeto: Willian Le Baron Jenney Localização: Chicago, EUA Construção: 1879

2.2 A construção metálica no mundo

O que mais nos interessa abordar é que a utilização do aço na construção civil possibilitou o surgimento de vários tipos delas, que hoje fazem parte do nosso cotidiano. Talvez o maior exemplo sejam os edifícios de múltiplos andares em sua solução estrutural trivial de pilares (colunas) e vigas. Um dos pioneiros a desenvolver essa concepção foi o norte-americano George A. Fuller (1851-1900), que construiu em Chicago, em 1889, o Edifício Tacoma , um dos primeiros em todo mundo, onde as paredes externas não eram de alvenaria autoportante, sendo sua estrutura independente, constituída por elementos de aço dispostos em retícula tridimensional ortogonal.

Os precedentes do desenvolvimento tecnológico dessa solução estão inseridos no contexto da Revolução Industrial, e sua introdução no cenário das cidades ocorreu principalmente em duas situações: no momento de afirmação econômica das cidades norte-americanas e no de modernização das cidades européias em suas grandes exposições tecnológico- industriais.

Em Chicago, um incêndio de grandes proporções destrói praticamente toda a cidade no ano de 1871, apressando a aplicação das tecnologias em desenvolvimento para construção de edifícios altos que pudessem abrigar vários imóveis simultaneamente. Não apenas o aço e o esquema

Edifício Tacoma Projeto: Holabird and Roche Localização: Chicago, EUA Construção: 1889 Demolição: 1929

Edifício Tacoma Projeto: Holabird and Roche Localização: Chicago, EUA Construção: 1889 Demolição: 1929

estrutural possibilitariam esse feito, mas outras invenções, principalmente o elevador, tornariam possível sua aplicabilidade e ocupação. A cidade foi reconstruída no ritmo da necessidade imposta pela catástrofe, e a tipologia arquitetônica originária desse contexto conquistaria, definitivamente, o cenário das cidades norte-americanas, sendo ainda mais utilizada em Nova Iorque, tornando-se posteriormente, o ponto comum das paisagens urbanas de todo o mundo.

Chicago prosseguiu como o principal cenário onde arquitetos e calculistas desenvolviam seus projetos, não exclusivamente naquela cidade, cujo movimento inicial consagrou-se na história da arquitetura como a Escola de Chicago. Lá sediava-se o escritório do arquiteto Loius Sullivan, autor, entre outros, do Edifício Carson Pirie Scott & Company. Sullivan foi nesse período inicial o mais notório de uma série de profissionais da cidade ou nela trabalhando que depuraram a expressão estética e as soluções tecnológicas das torres de andares múltiplos. Chicago continuou e mantém- se como a principal referência ao desenvolvimento tecnológico dessa tipologia em seus dois principais aspectos: expressão arquitetônica e sistema estrutural.

Na Europa, a principal forma de manifestação das tecnologias emergentes nos séculos XVIII e XIX eram as exposições universais promovidas por suas principais cidades. Um importante marco na história da arquitetura surgido nesse contexto é também referência, quando falamos em construção metálica. Na Exposição Universal de Londres, em 1851, Joseph Paxton concebe um edifício de grandes proporções (cobria

uma superfície de 70.000 m ²) com tecnologia então usualmente aplicada a estufas e jardins

de inverno. A construção ficou famosa pela transparência conseguida com a combinação da leveza de sua estrutura metálica e o fechamento em vidro de todo o conjunto nomeado o Palácio de Cristal.

Palácio de Cristal Projeto: Joseph Paxton Localizações: Londres, Inglaterra / Sydenham, Inglaterra Construção: 1851 Remontagem: 1852 Destruição (incêndio): 1936

O destino imediato da construção após a exposição realizada no High Park talvez fosse parte integrante do pacote de demonstrações tecnológicas que representava. O edifício de aço e vidro foi desmontado e completamente remontado noutro local (Sydenham), demonstrando a versatilidade introduzida por aquele sistema na construção civil. Para além do impacto causado principalmente por sua dimensão e tecnologia construtiva, o

Edifício Carson Pirie Scott & Co. Projeto: Louis H. Sullivan Localização: Chicago, EUA Construção: 1898-

Edifício Carson Pirie Scott & Co. Projeto: Louis H. Sullivan Localização: Chicago, EUA Construção: 1898-

da inovação formal bem sucedida, confirmada ao longo dos tempos por sua permanência. O impacto maior continuava, contudo, por conta da técnica: o detalhamento do projeto e sua fabricação aliados à experiência precisa da montagem da torre, são provavelmente seus maiores legados. Além dos elementos treliçados e contraventados, da transparência e leveza da combinação metal-vidro, as duas principais obras de Paris tinham a conquista da verticalidade resolvida em seus problemas de estabilização, apoios rotulados de colunas e arcos ogivais que venciam grandes vãos (as proporções também eram gigantescas na Galeria das Máquinas).

O desenvolvimento da tecnologia do aço aplicada às construções prosseguiu em ambos os cenários. Tanto os norte-americanos como os europeus valem-se das estruturas metálicas como principal opção estrutural de suas construções por motivos que serão mais elucidados nos tópicos seguintes. Nessas duas regiões, outras alternativas estruturais foram usadas em maior escala apenas em ocasiões históricas, em que o aço deveria ser estrategicamente resguardado para outras finalidades, diga-se destrutivas, principalmente nos períodos precedentes às guerras. Noutros países desenvolvidos, com parques siderúrgicos capazes de atender a demanda da construção, as estruturas metálicas também prevalecem sobre as demais, chegando à quase totalidade das construções em áreas sujeitas a terremotos pela maior segurança que oferecem.

Para concluir, ainda devemos destacar o trabalho de alguns arquitetos no contexto histórico das construções metálicas, lembrando ser sua realização prática resultado evolutivo da interação entre as concepções arquitetônicas e tecnológicas com a depuração do cálculo na fase de projeto e sua correta fabricação e montagem. Os conceitos das torres habitacionais ou comerciais de aço e vidro, seus modelos de estabilização e sua postura estética inovadora, entre outras soluções, são resultado da interação entre arquitetos, como Ludwig Mies van der Rohe , em seus projetos mais conhecidos, como o Edifício Seagram , e calculistas, como Fazlur Kahn , que desenvolveu o conceito de torre tubular contraventada aplicado em edifícios como o John Hancock Center.

Edifício Seagram Projeto: L. Mies van der Rohe Localização: Nova Iorque, EUA Construção: 1957

John Hancock Center Projeto: Bruce Graham - SOM Localização: Chicago,EUA Construção: 1969

2.3 A construção metálica no Brasil

A Revolução Industrial chegou ao Brasil e a outros países então colônias quando essa acontecia na Europa, muitos anos depois de seus efeitos e impactos serem absorvidos no cotidiano das nações mais avançadas no seu processo. Tentativas de se instalar processos fabris e desenvolvimento industrial foram reprimidas nas colônias e, posteriormente, em países recém-independentes da América Latina. O acesso a tecnologias exclusivas dos países em desenvolvimento industrial só era possível por meio de importação, e isso só ocorreu no Brasil após a mudança da família real portuguesa em 1808 para o Rio de Janeiro e posterior abertura dos portos nacionais.

As primeiras construções metálicas no Brasil eram compradas prontas e trazidas até nossos portos onde eram descarregadas, transportadas e montadas nos locais de destino. Foram poucos, mas notáveis, esses casos, como o da Estação Ferroviária de Bananal no interior de São Paulo, edificação não apenas com estrutura metálica independente (colunas e vigas) mas também com toda sua vedação de paredes em painéis metálicos e telhas de cobertura do mesmo material. Outros casos podem ser mencionados, como o Teatro José de Alencar e a Residência Brennand , em Fortaleza e no Recife, respectivamente. O que mais interessa, no entanto, é identificar no contexto brasileiro como ocorreu e vem ocorrendo a inserção da cultura dos processos industrializados de construção e as estruturas metálicas como matriz desses.

Estação Ferroviária de Bananal Projeto: Desenvolvido na Bélgica Localização: Bananal, SP Construção: 1889

Teatro José de Alencar Projeto: Desenvolvido na Escócia Localização: Fortaleza, CE Construção: 1810

Tardiamente, a primeira consolidação expressiva do que viria a ser o parque siderúrgico nacional só ocorreu após a Segunda Guerra Mundial, sendo a primeira siderúrgica de grande porte, inaugurada em 1946. Nas décadas seguintes, vimos a ampliação constante

optaram pela rigidez da padronização e agilidade construtiva dos sistemas industrializados para consolidar o eixo monumental com os edifícios da Esplanada dos Ministérios e do Congresso Nacional. Além das estruturas metálicas, foram desenvolvidos e introduzidos na obra de Brasília sistemas de pré-fabricados de painéis em argamassa armada e lajes pré-moldadas que contribuíram para sua inauguração dentro do cronograma previsto.

Posteriormente, deu-se seqüência ao desenvolvimento dessas tecnologias que foram aplicadas em grande escala nos projetos de outro arquiteto que havia iniciado sua carreia na rica experiência profissional de Brasília, João Filgueiras Lima. Ele introduziu conceitos de industrialização e sistemas de estrutura metálica na maioria de suas obras, como nos hospitais da rede Sara Kubitscheck e nos diversos Tribunais de Contas da União , construídos em várias cidades brasileiras.

Esplanada dos Ministérios e Congresso Nacional Projeto: Oscar Niemeyer Localização: Brasília, DF Construção: 1960

O esforço das siderúrgicas em aproximar as experiências de projetos autorais com o mercado imobiliário foi intensificado nas últimas três décadas. O objetivo é desenvolver o mercado, introduzindo, cada vez mais, soluções industrializadas e a construção metálica em vários segmentos, deste que é o responsável pela maior fatia de vendas das empresas do setor nos países mais desenvolvidos. A tecnologia do aço tem sido aplicada em edifícios comerciais, principalmente naqueles onde o retorno do investimento é mais rápido quanto menor for o tempo desprendido nas construções, como shopping centers , ou em soluções de moradia popular para enfrentar a falta crônica de habitações no País, com a rapidez necessária, aliada ao baixo custo que essa tipologia impõe.

Hospital Sara Kubitscheck Projeto: João Filgueiras Lima Localização: Brasília, DF Construção: 2000

Tribunal de Contas da União Projeto: João Filgueiras Lima Localização: Belo Horizonte, MG Construção: 1998

Shopping do Vale e Centro Cultural USIMINAS Projeto: Sito Arquitetura Localização: Ipatinga, MG Construção: 1998

Habitação Social projeto: USIMINAS, COHAB-MG localização: Juiz de Fora, MG construção: 1999

PARTIDO ARQUITETÔNICO

E SOLUÇÃO ESTRUTURAL

3.1 A formação do arquiteto

A partir deste tópico, começaremos a abordar o papel do arquiteto no processo de projeto e sua relação com as demais disciplinas envolvidas, principalmente com o trabalho do calculista. O entendimento entre essas duas disciplinas é o que consideramos crucial para o bom desenvolvimento, a organização e a estruturação dos conceitos arquitetônicos definidos na fase de estudo preliminar do projeto. O arquiteto não pode ser espectador das decisões e definições estruturais nem o calculista deve restringir-se a ser o executor do detalhamento das soluções apresentadas na fase inicial do projeto. O aspecto definidor da imagem e da expressão de uma obra nasce do entrosamento entre os conceitos arquitetônicos e estruturais adotados, o que é impossível sem o diálogo corrente entre os profissionais responsáveis por ambos.

O arquiteto maduro que compreende a responsabilidade de sua profissão tem sua formação como resultado de respostas pessoais e culturais ao processo de desenvolvimento das habilidades inerentes à profissão. Sua atividade lida com a conciliação entre conceitos aparentemente díspares, como arte e técnica, sensação e razão, identificação e orientação, pessoal e público, que necessariamente devem ser abordados e solucionados em qualquer projeto. O contexto profissional brasileiro inverteu valores, principalmente nos últimos vinte anos, que, por omissões e apropriações indevidas de atribuições de ambas as partes (arquitetos e engenheiros), diminuiu substancialmente os casos de obras com significativo valor arquitetônico em nossos ambientes urbanos, sejam monumentais, sejam triviais, empobrecendo esse contexto das mais perceptíveis maneiras.

O principal aspecto que será abordado daqui por diante em nosso curso são os mecanismos de controle do arquiteto no processo de projeto que levará os conceitos definidos na sua concepção a ser materializados no canteiro de obra. Pela sua formação, o arquiteto é quem deve controlar e assumir responsabilidade pelo processo de projeto em todas as disciplinas envolvidas e deve dividir com o calculista a responsabilidade pelas definições que resultam na integridade física da construção em suas soluções propostas no projeto executivo. É assim nos contextos da Europa, dos EUA e do Japão, principalmente, e já foi no nosso, embora nunca com infra- estrutura industrial favorável, como na realidade atual.

John Hancock Center Projeto: Bruce Graham - SOM Localização: Chicago,EUA Construção: 1969

John Hancock Center Projeto: Bruce Graham - SOM Localização: Chicago,EUA Construção: 1969

As idéias iniciais definidas nos primeiros estudos da situação de projeto pelo arquiteto saem das relações por ele levantadas junto ao cliente, a órgãos públicos e a entidades regulamentadoras. Os principais balizadores dessas decisões são os anseios dos proprietários; os dados físicos relativos ao lugar/terreno e seu entorno, as necessidades levantadas na definição dos programas; as expectativas de apresentação daquela tipologia à sociedade, que serão exploradas; as limitações de legislação e a dimensão e disposição de investimento no projeto. Os principais viabilizadores dessas definições são as soluções técnicas que as procedem ou surgem, simultaneamente, no processo inicial de projeto, sendo, principalmente: a descrição geométrica das formas exploradas, a racionalização de sua estrutura espacial, a ordem de grandeza dos elementos estruturais aplicados a cada situação, o modelo de estabilização estrutural a ser utilizado nas situações específicas de cada projeto.

Pela sua formação, acreditamos que é responsabilidade do arquiteto o estabelecimento dos parâmetros estruturais básicos que serão desenvolvidos e depurados na atuação do calculista no processo e, com base nesse, detalhado com a interação entres esses profissionais. Esse é o esforço que a atuação profissional exige para atender aos anseios do cliente e às exigências e possibilidades apresentadas pela situação de projeto.

Ver o Estudo de Caso Número nº1 - Partido arquitetônico e solução estrutural: o Caso do John Hancock Center.

3.2 Conceito e desenvolvimento de projeto

Abordaremos, de forma simplificada, caminhos adotados por diferentes arquitetos, principalmente, em três situações de projeto: aqueles nos quais a estrutura é desenvolvida como principal elemento de expressão da imagem da edificação, como no projeto do Banco de Hong Kong , outros em que a estrutura encontra-se embutida na solução plástica apresentada pela obra, sem leitura direta de sua estrutura, e ainda uma última abordagem na qual a estrutura é percebida, mas não representa a principal forma de expressão da construção, apenas faz parte de seu conjunto.

Na primeira abordagem descrita, temos as propostas tecnicistas como, freqüentemente, as explora o arquiteto inglês Norman Foster e como, brilhantemente, o fizeram os arquitetos Renzo Piano e Richard Rogers no projeto executado para o Centro Georges Pompidou , em Paris. O edifício de Piano e Rogers tem complexa solução de fabricação com elementos principais da estrutura fundidos em processos semelhantes ao de fabricação ou usinagem de peças para a aviação e indústria naval, em escalas compatíveis às suas. Em contraponto a esta solução temos a aparência frágil do seu exterior, gerada pela leveza visual de seus contraventamentos, de suas colunas e vigas treliçadas de fachada. Neste projeto, a técnica é a responsável por toda a expressividade de sua imagem e foi explorada de maneira sublime, interpondo-se com as soluções de organização do programa, como na camada de circulação vertical por escadas rolantes, disposta na fachada principal.

Banco de Hong Kong e Shangai Projeto: Norman Foster Localização: Hong Kong, China Construção: 1983