Obras: Viaduto do Chá e Igreja Ortodoxa no Paraíso

1. Sobre estruturas em arco, explique:

- Como funcionam? Por que e como surgiram?

O arco como elemento construtivo racional surgiu na Antiguidade (3500 AC), sendo

adotado pelos povos Egípcios, Assírios, Babilônicos e Gregos antigos, entre outros.

Mais tarde os Romanos dão uma ênfase especial aos arcos, utilizando-os na arquitetura de construções monumentais. Entretanto, foi por volta do ano 1100 DC (quase fim da Idade Media) que os arcos e seus derivativos geométricos, tiveram sua consolidação como importante elemento construtivo-arquitetonico-estrutural. Os arcos funcionam a partir de elementos geométricos em arco, no qual foram projetadas e construídas varias das mais importantes obras do patrimônio cultural da humanidade: as monumentais catedrais góticas, algumas existentes até hoje. Com o advento da matemática moderna, e da execução de cálculos de alta complexidade operados pelos processadores digitais, os arcos tornaram-se mais sofisticados, tendo sua aplicabilidade nas mais variadas áreas da engenharia e da arquitetura de vanguarda. As membranas tensionadas têm nas formas arqueadas, a base da sua sustentabilidade.

Define-se primariamente uma cobertura arqueada, ou em túnel, ou na forma de barril,

àquela cobertura cujo comprimento é maior do que a largura e cuja seção transversal
em a forma de um arco. Na língua inglesa este tipo de cobertura é chamado de “barrel
vault” (algo como abóbada em forma de barril).

As primeiras estruturas a se utilizarem dos arcos como elemento construtivo foram
construídas com materiais extraídos diretamente da natureza: pedra e madeira. Muito
mais tarde com o desenvolvimento das indústrias do cimento e metalúrgicas, surgiram
os arcos em concreto e aço (ou mistos). Modernamente, pode-se construir superfícies
de coberturas arqueadas diretamente com membranas têxteis elásticas.

Os arcos, em se tratando de estruturas planas, podem ser construídos quanto ao seu

comportamento estrutural das seguintes formas principais:

Arcos de apoios fixos bi-rotulados – fundações sujeitas a somente reações verticais

e horizontais;

Arcos de apoios fixos tri-rotulados, ficando a terceira rótula no centro do vão –

fundações ainda sujeitas a somente reações verticais e horizontais;

Arcos com apoios totalmente engastados – fundações estão sujeitas alem dos

esforços acima, momentos de flexão.

Quanto a sua forma geométrica, os arcos podem ser classificados comumente em:

Arcos circulares plenos – quando a flecha é igual ao raio do circulo gerador

Arcos circulares abatidos – quando a flecha é menor que o raio

Arcos pontudos – gerados por círculos em dois centros diferentes

Arcos ogivais – cuja curvatura tem a forma de uma ogiva (arquitetura gótica)

Arcos parabólicos – aqueles com a curvatura descrita por formulação matemática

da parábola

Arcos funiculares – cuja forma é a simétrica de um cabo, construídos com as

mesmas dimensões, fixados nas extremidades de mesmo nível e suportando a
carga de seu próprio peso. Estes são os arcos mais otimizados pois toda a sua
carga (vertical e uniformemente distribuída) é transferida aos apoios por somente
esforços internos axiais.

De um modo geral, os arcos circulares ou aproximadamente circulares, bi-rotulados

podem ser calculados, determinando-se simplificadamente suas reações pelas seguintesexpressões:

Reação vertical V = q. L / 2

Reação horizontal H = q. L2 / 8. f

q = carga uniformemente distribuída

- Quais são as suas principais vantagens e desvantagens, quando comparadas a outros sistemas estruturais?

As principais vantagens é que o sistema de arcos oferece a possibilidade de grandes espaços, ventilação, ar-livre e maior possibilidade de compor novas criações e idéias no projeto. A desvantagem é que será necessário outros tipos de elementos para compor segurança na estrutura, podendo assim o projeto sair mais caro.

Equipe:

Caroline Ianni
Debora Herculin
Gabrielle Souza
Taís Cruz

01. Questões Respondidas:

A. Como funcionam as estruturas em arco? Como surgiram e por quê?

Os arcos foram introduzidos na arquitetura pelos romanos e, até hoje são considerados uma das mais significativas invenções para a arquitetura, tanto pelo seu desempenho estrutural quanto pelas possibilidades criativas da forma.

Os romanos foram pioneiros na construção de grandes obras, com alturas e vãos ousados para a época, para que isso fosse possível, foram usados arcos, cúpulas e abóbadas. Como os materiais que eram usados eram menos resistentes que os existentes hoje, (usava-se pedras, argilas, alvenaria e madeira) não tinham resistência à flexão nas peças planas, então o arco foi criado para vencer as limitações dos materiais da época, alterando a forma das peças para reduzir a flexão e possibilitando a construção de inúmeras obras grandiosas.

O arco funciona porque sua forma geométrica, uma curva no sentido oposto ao sentido do esforço, anula ou reduz a flexão que deformaria uma peça plana, distribuindo a carga de uma maneira que a peça passa a sofrer apenas compressão.

B. O que pode levar um arco à ruína?

Os arcos podem apresentar deformações decorrentes da flambagem, como são estruturas que sofrem esforços de compressão e tem a seção transversal relativamente pequena em relação ao comprimento, são vulneráveis ao efeito de flambagem.

Outro fator que pode abalar a estrutura dos arcos é o afastamento dos apoios, este distanciamento é uma deformação que pode ser causada pela força horizontal dos arcos, que empurram os apoios para sentidos opostos, afastando-os. Este movimento pode causar fissuras e outras patologias dos materiais utilizados tanto nos apoios quanto no próprio arco, além de aumentar ainda o esforço horizontal, pois reduz a flecha do arco. Este tipo de deformação é comum em grandes igrejas e pode resultar na abertura das juntas do arco até o rompimento.

Cargas concentradas mais elevadas que os limites suportados pelo arco, também podem levar o arco à ruína, técnicas como o uso de articulações, aumentam a flexibilidade e a localização das rótulas é importante para aumentar o valor da carga limite ou de colapso do arco.

Muitas estruturas em arco apresentam deformabilidade localizada nas juntas, o que pode ser causado pela redução da compressão entre os segmentos que formam o arco e, como os arcos não sofrem tração e não tem resistência a ela, quando esta compressão falha, surgem aberturas e fissuras nas juntas, isso pode ocorrer com distanciamento dos apoios, e a instabilidade do solo, etc.

02. Obra visitadas:

Catedral da Sé

Localização: Praça da Sé, Centro, São Paulo / SP

Arquiteto: Maximilian Emil Hehl

Obra Iniciada: 1912

Obra Finalizada: 25 de Janeiro de 1954 (sem as duas torres principais)

Estilo: Neogótico

A Catedral da Sé é a maior Igreja de São Paulo, com 111m de comprimento, 46m de largura, torres com 92m de altura cada, cúpula com altura de 65m e tem capacidade para oito mil pessoas. Foi utilizado granito na maioria das paredes e cerca de 800 toneladas de mármore raros. Os mosaicos dos vitrais, as esculturas e o mobiliário que se encontram no local foram trazidos da Itália.

Fotos autorais.

Os materiais utilizados na estrutura são o concreto simples, o concreto armado, a alvenaria de tijolos maciços de barro cozido e a de granito.

Grandes capitéis decorados unem as seções do arco e do pilar. A maioria dos arcos da igreja apresentam seção parcialmente trapezoidal, como se pode verificar no local, alguns poucos arcos possuem seção retangular.

Na catedral existem inúmeros arcos ogivais com abóbadas de aresta, como mostram as imagens abaixo:

Fotos autorais

Do lado externo, pode-se ver o arco botante, que reforça os arcos internos para que estes não se deformem por conta da altura e peso da estrutura.

Foto autoral.

Entre 2001 e 2002, a Catedral da Sé passou por um processo de restauração.

Hospital-Escola Júlio de Mesquita Filho

Localização: Barra Funda – São Paulo / SP

Arquiteto: Fábio Penteado / Eduardo Almeida

Obra Iniciada: 1968

Estilo: Moderno

Projetado e construído para funcionar um hospital, a obra nunca foi utilizada como sua função original. A obra foi interrompida e continuada várias vezes e, hoje funciona como o “Fórum Criminal Ministro Mário Guimarães”.

Inicialmente, o projeto foi pensado para ser um Hospital escola de 800 leitos para atender a pessoas mais necessitadas, idealizado pela Santa Casa de Misericórdia, que matinha suas atividades por meio de doações.

O Terreno utilizado para a construção possui 67.000m² e já pertencia a entidade e estava para ser perdido para a prefeitura, caso não fosse utilizado, então surgiu a ideia do Hospital- Escola.

O hospital foi projetado com base na horizontalidade, em 10.000 m² distribuídos em três pavimentos. Além do hospital foi projetado dentro do mesmo terreno, o “Parque da Saúde”, uma área verde com opções de lazer.

Foto autoral.

Fonte: Fábio Penteado: Ensaios de arquitetura – São Paulo, Empresa das Artes, 1998.

O setor educacional tinha como objetivo formar médicos e profissionais de nível médio para atuar e utilizar o hospital como ferramenta de aprendizado.

Os vários arcos que vencem os vãos da fachada atuam em conjunto e os apoios dos cantos são maiores, pois recebem os esforços horizontais de duas direções. O formato de cada arco varia, podendo se alongar para se adaptar aos desníveis do terreno. Os arcos hiperestáticos vencem vãos de até 68m e não possuem juntas de dilatação.

Foto autoral.

Como a estrutura central, com fechamento em vidro é fixa na parte superior da estrutura em concreto que se apoia nos arcos, dependendo do lado que se olha para a edificação, a impressão é que esta parte central está flutuando, provocando um belo efeito visual.