Tensoestruturas: como funcionam e que tipos existem?


Tensoestruturas: como funcionam e que tipos existem, um href=' Jorge Royan via Wikimedia /a Licença CC BY-SA 3.0. ImageEstádio Olímpico de Munique / Gunther Behnisch'https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Munich_-_Frei_Otto_Tensed_structures_-_5244.jpg'>© Jorge Royan via Wikimedia </a> Licença CC BY-SA 3.0. ImageEstádio Olímpico de Munique / Gunther Behnisch
© Jorge Royan via Wikimedia Licença CC BY-SA 3.0. ImageEstádio Olímpico de Munique / Gunther Behnisch
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  • escrito por Matheus Pereira | Traduzido por José Tomás Franco
  • 04 Abril, 2019
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Históricamente inspirado pelas tendas – um dos primeiros abrigos concebidos pelo homem, As estruturas tênsil oferecem uma série de benefícios quando comparadas com outros modelos estruturais.

Estrutura à tracção é o termo geralmente usado para estruturas que misturam membranas e cabos de aço para construir grandes telhados, cujas características principais são a resistência à tracção, pré-fabricação, e maleabilidade formal. Este tipo de estrutura requer muito pouco material, graças ao uso de lonas finas que, quando esticadas, criam superfícies capazes de ultrapassar as forças que lhes são impostas.

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Estádio Nacional de Brasília

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P>P>Predominantemente utilizado para cobrir centros desportivos, estádios e edifícios industriais e agro-industriais, as estruturas tensas são inspiradas por sistemas antigos, utilizados durante o Império Romano. No entanto, desde a época romana até meados do século XX, devido à baixa procura e à falta de fabricantes de cabos, lonas e ligações capazes de resistir às forças geradas, houve poucos avanços tecnológicos. Só depois da Revolução Industrial, e do desencadeamento da era Fordista, é que os novos desenvolvimentos foram capazes de satisfazer as necessidades intrínsecas deste sistema de construção. O baixo custo da produção em massa e a procura de sistemas capazes de se adaptarem aos mais variados terrenos em grandes vãos – como tendas de circo, por exemplo – encorajou o desenvolvimento da técnica.

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© Daniel via Flickr Licença CC BY 2.0. ImageEstádio Olímpico de Munique / Gunther Behnisch

A instabilidade e deficiências estruturais de alguns modelos anteriores, devido à aplicação de cabos de interbloqueio e telhados muito leves, foram resolvidas em meados do século passado, graças à aplicação de cabos de aço e membranas de fibra à prova de água, com um elevado grau de resistência. Estes não só proporcionam maior protecção contra raios ultravioleta, fungos e fogo, como também permitem maior ou menor translucidez e reflectividade.

p>Tal progresso só foi possível graças aos estudos físico-estruturais iniciados pelo arquitecto e engenheiro alemão Frei Otto, que desde os anos 50 realizou os primeiros estudos científicos e concebeu os primeiros telhados com cabos de aço tensionados, combinados com membranas.

Como estudante, Otto visitou o escritório de Fred Severud, vendo a Raleigh Arena na Carolina do Norte e ficando impressionado com a estética arrojada e o conforto do projecto. De volta à Alemanha, começou a explorar modelos físicos de pequena escala, gerando empiricamente várias superfícies, utilizando correntes, cabos puxados e membranas elásticas.

Convencido da utilidade dos tectos tensos, desenvolveu o primeiro projecto de grande escala utilizando o sistema que mais tarde tornaria possível cobrir estádios, clubes, jardins zoológicos e pavilhões olímpicos. Em 1957, fundou o Centro para o Desenvolvimento da Construção Ligeira em Berlim. Sete anos mais tarde, em 1964, criou o Instituto de Estruturas Leves (The Institut fur Leichte Flachentragwerke) na Universidade de Stuttgart, Alemanha.

<a href='https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Cattle_judging_event_at_Dorton_Arena_(Cow_Palace)_before_roof_was_installed._October_15th_1952_(21981642200).jpg'>© Fæ via Wikimedia </a>. ImageArena de Raleigh / Fred Severud
© Fæ via Wikimedia . ImageArena of Raleigh / Fred Severud

Autor de projectos notáveis, tais como o Pavilhão Alemão para a Expo de 1967 em Montreal e o Estádio Olímpico de Munique em 1972, Frei Otto é famoso pelo seu intenso trabalho de investigação, pelo qual foi galardoado com a Medalha de Ouro da RIBA em 2006 e com o Prémio Pritzker em 2015. Otto é também o autor do primeiro livro abrangente sobre estruturas tênsil, “Das Hangende Dach” (1958), intensificando a ideia de reinventar a racionalidade dos materiais, pré-fabricação, flexibilidade e luminosidade no espaço interior, e mesmo sustentabilidade, quando o termo ainda não era usado na arquitectura.

Existem três classificações principais no campo das estruturas tênsil: estruturas com tensão de membrana, malha tênsil e estruturas pneumáticas. A primeira refere-se a estruturas em que a membrana é suportada por cabos, permitindo a distribuição de tensões de tracção através da sua própria forma. O segundo caso corresponde a estruturas em que uma malha de cabos transporta as forças intrínsecas, transmitindo-as a elementos independentes, por exemplo, folhas de vidro ou madeira. No terceiro caso, uma membrana protectora é suportada por meio de pressão de ar.

Estruturalmente, o sistema é formalizado através da combinação de três elementos: membranas, estruturas rígidas tais como postes e mastros, e cabos.

membranas de fibra de poliéster, revestidas com PVC, têm uma produção e instalação de fábrica mais fáceis, um custo mais baixo, e uma durabilidade média de cerca de 10 anos.

<a href='https://www.flickr.com/photos/eager/17094374255/in/album-72157651280449886/'>© 準建築人手札網站 Forgemind ArchiMedia via Flickr </a> Licença CC BY 2.0. ImageEstádio Olímpico de Munique / Gunther Behnischa href=' 準建築人手札網站 Forgemind ArchiMedia via Flickr /a Licença CC BY 2.0. ImageEstádio Olímpico de Munique / Gunther Behnisch'https://www.flickr.com/photos/eager/17094374255/in/album-72157651280449886/'>© 準建築人手札網站 Forgemind ArchiMedia via Flickr </a> Licença CC BY 2.0. ImageEstádio Olímpico de Munique / Gunther Behnisch
© 準建築人手札網站 Forgemind ArchiMedia via Flickr Licença CC BY 2.0. ImageEstádio Olímpico de Munique / Gunther Behnisch

membranas de fibra de vidro, revestidas com PTFE, têm uma durabilidade superior de cerca de 30 anos e uma maior resistência ao sol, chuva e ventos. Contudo, requerem mão-de-obra qualificada para a instalação.

Estádio Nacional de Brasília
Estádio Nacional de Brasília “Mané Garrincha” / Castro Mello Arquitetos. Imagem © Bento Viana

Neste sistema, existem dois tipos de apoio: directo e indirecto. Os suportes directos são aqueles em que a cobertura é disposta directamente sobre o resto da estrutura do edifício, enquanto que no segundo caso, a cobertura é colocada a partir de um ponto elevado, tal como um mastro.

Os cabos, responsáveis pela distribuição das tensões de tracção e pelo ‘endurecimento’ das lonas, são classificados de acordo com a acção que realizam: carga e estabilização. Os dois tipos de cabos cruzam-se ortogonalmente, o que garante a sua resistência em duas direcções e evita assim deformações. Os cabos de carga são os que recebem directamente as cargas externas, fixados nos pontos mais altos. Por outro lado, os cabos de estabilização são responsáveis por reforçar os cabos de carga e cruzar ortogonalmente os cabos de carga. É possível evitar ligar os cabos de estabilização ao solo, utilizando um cabo periférico de fixação.

As nomenclaturas dos diferentes cabos são geradas de acordo com a sua posição: o cabo superior refere-se ao cabo mais alto; enquanto os cabos do “vale” são fixos, por baixo de todos os outros cabos. Os cabos radiais são cabos estabilizadores em forma de anéis. Os cabos superiores suportam cargas gravitacionais enquanto os cabos do vale suportam cargas de vento.

Nomenclaturas dos cabos. Imagem © Matheus Pereira
Nomenclatura dos cabos. Imagem © Matheus Pereira

Revisar alguns projectos cobertos por tensosestruturas, anteriormente publicados em Archdaily:

Estádio Olímpico de Munique / Gunther Behnisch

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© Christian Scheja via Flickr Licença CC BY 2.0. ImageEstádio Olímpico de Munique / Gunther Behnisch

Pabellón Alemán, Expo ’67 / Frei Otto y Rolf Gutbrod

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© McGill Library via Flickr Licença Public Domain Mark 1.0. ImagePavilhão Alemão da Expo 67 / Rolf Gutbrod

Millennium Dome / Richard Rogers (RSHP)

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© James Jin via Flickr Licença CC BY-SA 2.0. ImageMillennium Dome / Richard Rogers (RSHP)

Denver Union Station / SOM

Estação Denver Union / SOM. Image © Robert Polidori
Estação Denver Union / SOM. Image © Robert Polidori

Pavilhão de São Cristóvão / Sérgio Bernardes

Pavilhão de São Cristovão / Sérgio Bernardes. Image Cortesia de Bernardes Arquitetura
Pavilhão de São Cristovão / Sérgio Bernardes. Image Cortesia de Bernardes Arquitetura

Estructura de cubierta del Estadio Maracaná / schlaich bergermann und partner

Cobertura do Estádio Maracanã / schlaich bergermann partner. Image © Marcus Bredt cortesia de schlaich bergermann partner
Cobertura do Estádio Maracanã / schlaich bergermann partner. Image © Marcus Bredt cortesia de schlaich bergermann partner

Estádio Nacional de Brasília “Mané Garrincha” / Castro Mello Arquitetos

Estádio Nacional de Brasília
Estádio Nacional de Brasília “Mané Garrincha” / Castro Mello Arquitetos. Image © Bento Viana

Referencias

ARCOLINI, Tatiana; BARRADAS, Paula. Coberturas tensionadas são soluções eficientes e econômicas. Disponível em: <https://www.aecweb.com.br/cont/m/rev/coberturas-tensionadas-sao-solucoes-eficientes-e-economicas_7990_10_0>. Acesso em 24 Dez 2017.
Tensoestruturas: Cabos e Membranas. Disponível em: http://wwwo.metalica.com.br/tensoestruturas-cabos-e-membranas. Acesso em: 24 Dez 2017.
Tensoestruturas: Cobertura de Estruturas de Membrana Tensionada. Disponível em: <http://wwwo.metalica.com.br/tensoestrutura-cobertura-de-estruturas-de-membrana-tensionada>. Acesso em 24 Dez 2017.

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