Grandes Vãos - turma N6B: abril 2014

Grupo:

Anderson França

Camila Gomes

Francyelle Nerva

Kristie Yuka

Mercia Cavallo

Rodrigo Pessoa

Thiago Gonçalves

Vigas Vagão

Estruturas vagonadas são sistemas estruturais constituídos por barras e tirantes dispostos de maneira a reduzir esforços e deformações associados à flexão. Este sistema é formado por uma viga principal com seção retangular e um ou dois montantes vinculados a tirantes fixados nas extremidades da peça, passando pela parte inferior dos montantes. Esta é uma interessante opção para uso em sustentação de fôrmas para concreto, pois resulta em um sistema leve, de fácil manuseio, boa rigidez e de boa capacidade mecânica.

A viga vagão pode ter um ou mais montantes e conforme aumenta o número de montantes também variam a forma do cabo. Com um único montante a forma do cabo é triangular, com dois é um trapézio, tendendo no limite à forma de uma parábola.

No caso de um único montante a viga vagão confunde-se com uma treliça com barra tracionada composta por cabos. Por ter as barras dispostas em triângulos (figura mais estável), pode ter todos os seus nós articulados, o que leva a ocorrer nas barras apenas esforços de tração e compressão axiais. A configuração das barras das treliças torna a viga mais rígida que a viga vagão de mesmos vão e altura.

Muitas vezes as diagonais das treliças podem se tornar indesejáveis por obstruírem a passagem. A retirada das diagonais resulta na perda da forma rígida do triângulo, neste caso, para manter a estabilidade do conjunto, é necessário criar alternativas para manter as formas não mais triangulares indeformáveis, para isso, é necessário enrijecer os nós da barra. Essa nova composição estrutural denomina-se viga Vierendeel, nome de seu inventor.

História das Estruturas Vagonadas

Os princípios básicos das estruturas vagonadas vêm sendo utilizados na construção civil desde o final do século XVIII com a execução das primeiras pontes e viadutos em ferro fundido na Europa. As primeiras pontes a utilizarem estes princípios são as lenticulares, formadas por grandes treliças em formato próximo ao elipsoidal, com barras suportadas por tirantes através de diagonais e montantes.

O viaduto Gauntless no Reino Unido é a obra sobrevivente em ferro mais antiga do mundo (Delony, 1996), é um exemplo onde é claro o uso dos conceitos de vagonamento. A ponte Royal Albert no Reino Unido é outro exemplo de ponte lenticular do século XIX onde a viga principal tubular é suportada por cabos catenários através de montantes e diagonais. Uma das primeiras pontes em ferro construídas no Brasil, a ponte Paraíba do Sul em São Paulo (1857), é uma estrutura vagonada com elementos principais treliçados.

Fragmento do Viaduto Gauntless projetado por George Stephenson, 1825

Ponte Royal Albert, projetada por Isambard Kingdom Brunel, 1859 – Cornwall UK

Ponte Paraíba do Sul, 1857 – São Paulo

As estruturas vagonadas são bastante utilizadas na arquitetura contemporânea, devido o seu potencial de leveza visual e viabilidade econômica. As aplicações são numerosas e diversificadas, podendo ser utilizadas em pontes, fachadas, cobertas, pisos e até em pilares. Um exemplo contemporâneo é a ponte Metro West no Liffey Valley na Irlanda.

O vagonamento pode ser concebido e executado virtualmente em qualquer material estrutural, mas o aço é um dos materiais mais adequados por sua maior flexibilidade e maior adequabilidade aos esforços envolvidos, especialmente nos tirantes.

Ponte Metro West no Liffey Valley projetada por Explorations architecture e Buro Happold engineering, 2009 - Irlanda

Bibliografia

http://www.abcem.org.br/construmetal/2012/arquivos/Cont-tecnicas/05-Construmetal2012-estruturas-vagonadas-em-aco.pdf

http://estruturasdemadeira.blogspot.com.br/2007/04/armstrong-spallumchem-arena-vigas-vago.html

http://www.structurae.de/

http://www.dezeen.com/

http://grimshaw-architects.com/

Equipe:

Caroline Ianni

Debora Herculin

Gabrielle Souza

Taís Cruz

VIGAS VAGÃO

As vigas vagão são usadas em obras de arquitetura desde antes do séc. XX, porém passaram a ser mais frequentes com a arquitetura “High-Tech”, tendência nos anos 70, que possuía visual futurista e tendia a deixar expostos os elementos técnicos das edificações, inclusive estruturas metálicas e elementos tensionados, como os cabos que compõem as vigas vagão.

Embora não seja a melhor solução do ponto de vista estético, as vigas vagão passam uma sensação de leveza e são economicamente viáveis.

Esta associação entre vigas de alma cheia e cabos de aço é uma solução para vencer maiores vãos mantendo a menor dimensão da viga. O sistema é composto por uma viga contínua apoiada por montantes e cabos, conforme imagem abaixo:

As vigas vagão podem ser confundidas com as vigas treliçadas, o que as diferencia são as peças diagonais dispostas junto aos montantes, que formam as treliças, mas não existem nas vigas vagão.

O funcionamento do sistema é muito interessante, os montantes apoiam a viga, que se comporta como uma viga contínua com apoios, isto é o que reduz o vão a ser vencido e permite que esta viga tenha menores dimensões. Os montantes estão apoiados no cabo de aço, que sustenta o sistema.

O empuxo provocado pelo cabo de aço tensionado é absorvido pela própria viga, por isso esta deve ser feita de um material resistente à compressão, podendo ser de concreto, madeira ou o próprio aço.

A quantidade de montantes pode variar de acordo com a necessidade da obra e altera o formato dos cabos, com um único montante o formato é um triângulo, com dois, o resultado é um trapézio, como mostram as figuras abaixo:

Tipos básicos de viga vagão: com um e dois montantes. Fonte: Gesualdo e Lima (2004)

Fonte: http://www.ppgec.feciv.ufu.br/

Comparada com uma viga convencional, as vigas vagão suprem de maneira muito eficaz as necessidades de absorção de forças de tração e compressão requeridas e reduz os momentos fletores.

As vigas vagão podem ser aplicadas na arquitetura de diversas maneiras, como em pontes e viadutos, coberturas, fachadas, etc.

1. Casa Eucaliptus e Casa Grelha

Quando imaginamos uma estrutura como a viga vagão, logo relacionamos com pontes e obras grandiosas, principalmente por se tratar de uma estrutura que fica mais aparente do que a viga convencional. Porém ela pode ser utilizada com muita eficácia em obras residenciais como é o caso da Casa Eucaliptus e Casa grelha.

Obra do arquiteto Andre Eisenlohr, a Casa Eucaliptus fica localizada em Campos do Jordão em um terreno de declive acentuado e foi concluída em 2008.