Vigas Vagão

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.

Fonte: http://pro.casa.abril.com.br/

Vencedora do prêmio Planeta Casa 2009 - Casa Cláudia, foi construída com o cuidado de ser sustentável e ecologicamente correta. Técnicas construtivas foram cuidadosamente planejadas para atender esse requisito, além do aproveitamento de 95% dos resíduos de obra. 

Fonte: http://pro.casa.abril.com.br/

Tendo como o principal material a madeira, esta foram escolhidas de reflorestamento ou de manejo sustentável, dentre as utilizadas estão o pinus para revestimento, eucalipto para pilares e jatobá e garapeira para as vigas.

Pilares de Eucalipto e cabos de aço para evitar o contraventamento.

Fonte: http://pro.casa.abril.com.br/

A residência, de pavimento único, possui 50m² e foi projetada para um casal. Tendo em vista o tamanho reduzido da construção, o aproveitamento da área precisava ser aproveitado da melhor forma, com o mínimo de interrupção de divisórias, pilares e paredes, para promover a sensação de amplitude no espaço.

Planta, Elevação e Corte.

Fonte: http://pro.casa.abril.com.br/

Para vencer o vão de 7m sem a interrupção de um pilar central, foi utilizada a viga vagão para sustentar a cobertura, garantindo que não sofram deformações futuras, já que o sistema permite regulagem caso seja necessário.

Vigas vagão antes de serem carregadas com a cobertura. Fonte: http://andreeisenlohr.blogspot.com.br/

Fonte: http://pro.casa.abril.com.br/

A viga de madeira, é acompanhada por um montante e cabos de aço de 5/16’ com esticadores nas extremidades, formando um triângulo.

Os pilares que sustentam a viga são inclinados para ajudar na sensação de amplitude. Para que eles possam ficar nessa posição, são conectados à peças metálicas que os ligam com as sapatas, deixando o pilar fora da umidade do solo.

Fonte: http://pro.casa.abril.com.br/

Conectores metálicos. Fonte: http://andreeisenlohr.blogspot.com.br/2009/10/casa-eucaliptus.html

O sistema utilizado, ficou mesclado com o estilo rústico da residência. A estrutura em madeira ficou praticamente imperceptível e é um exemplo de como a viga vagão, considerada não atraente do ponto de vista estético, pode compor não somente a estrutura, mas fazendo parte da decoração e estilo arquitetônico.

Delicadeza da estrutura no ambiente inteior.

Fonte: http://andreeisenlohr.blogspot.com.br/2009/10/casa-eucaliptus.html

Outro exemplo de residência que utiliza o sistema de viga vagão é a Casa Grelha, projetada pelos arquitetos FGMF - Fernando Forte, Lourenço Gimenes, Rodrigo Marcondes Ferraz.

Fonte: http://vitruvius.com.br/

Possuindo 3123 m² de área construída, a casa grelha se estende por um terreno bastante irregular. Com a missão de projetar uma casa térrea de relação íntima com a natureza, onde o terreno apresenta grande umidade, os arquitetos decidiram criar uma estrutura elevada do solo, com uma grelha estrutural em madeira com módulos de 5,5×5,5x3m onde é ocupada com ambientes fechados em alguns pontos e em outros apenas continua e é ocupado pelas árvores que sobem do jardim inferior, criando um jogo de cheios e vazios.

Planta Térreo. Fonte: http://vitruvius.com.br/

Cortes longitudinal e transversal. Fonte: http://vitruvius.com.br/

Para evitar contínuos pilares nos 2000m² de projeção da estrutura, são utilizadas vigas vagão de aço corten a cada 2 módulos (11m de comprimento) ligadas à 3 cabos de aço até o montante de aço. Nas laterais, a grelha de madeira é engastada nos dois pontos do morro.

Vãos de 11m criados pela viga vagão.

Fonte: http://archtendencias.com.br/arquitetura/casa-grelha-fgmf-arquitetos

Detalhe da ancoragem do cabo de aço e conexão da viga com o pilar.

Fonte: http://karmatrendz.wordpress.com/2009/07/25/grid-house-by-forte-gimenes-marcondes-ferraz-arquitetos/grid_house_29/

Detalhes do pilar em concreto e as vigas vagão com cabos de aço.

Fonte: http://vitruvius.com.br/

2.   Arena Armstrong

A arena se localiza em Armstrong no Canadá, foi construída pelo engenheiro Graham Edmunds Cartier e pelos escritórios de arquitetura Prime Consultant e C.E.I Architecture. A execução demorou 18 meses, com total de área construída de 2.442,00m².

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

A estrutura da cobertura foi feita com vigas vagão levemente curvas, os cabos tencionados são duplos, com 35mm de diâmetro e possibilitaram vencer o vão de cerca de 30m sem que houvesse necessidade de aumentar a seção transversal de 20x75cm das vigas.

 As vigas curvas foram feitas em madeira laminada e colada e a obra é um exemplo do desempenho da madeira como material estrutural. Para vencer o vão, foram utilizados 2 montantes em “V”. Nos cortes, é possível ver o sistema completo e observar os detalhes de fixação das vigas e cabos:

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

Nas imagens abaixo pode-se ver os detalhes dos cabos de aço duplos e sua ligação com os montantes em “V”:

A arena ainda em construção:

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

03.   SEBRAE

O edifício da sede da SEBRAE construído em 2010 em Brasília, possui cerca de 25.000m² de área construída. Os responsáveis pelo projeto procuraram trazer para o edifício integração da paisagem para dentro dos escritórios, flexibilidade para a organização de layout do escritório, iluminação natural e circulação dos ventos, desse modo o edifício se torna econômico e sustentável. Também foi levado em consideração para o partido arquitetônico, as construções de Brasília e a topografia do terreno do edifício.

 Fonte: http://www.archdaily.com.br

O edifício possui elementos modernos, como pilotis, brise soleil, fachadas abertas e empenas.

Fonte: http://www.archdaily.com.br

Grande parte da obra foi construída em concreto, vidro e metais. As duas empenas do edifício são em concreto moldado in loco. O restante da estrutura é modulada em 9X7.5m.

Por conta da topografia do terreno foram construídos dois pavimentos térreos, estes dois pavimentos e o subsolo são de concreto moldado in loco com lajes protendidas apoiadas diretamente nos pilares e providas de capitéis.

Nos pavimentos superiores, onde estão localizados os escritórios, foram estruturados em duas treliças longitudinais de aço, com espaçamento de 18 metros entre elas, solidarizadas por pórticos transversais com modulação de 7.5 metros. Essas treliças são apoiadas sobre pilares de concretos que vem dos pavimentos inferiores, com lajes moldadas sobre pré lajes, compondo um sistema estrutural misto e solidário. 

 Fonte: www.archdaily.com.br

No pátio do edifício existe uma cobertura de vidro, essa cobertura é estruturada por duas vigas vagão de 3.60metros de altura, elas vencem um vão de 36 metros. A cobertura também conta com um vigamento secundário em aço.

 Corte transversal

Fonte: http://vitruvius.com.br/

Corte longitudinal

Fonte: http://vitruvius.com.br/

Implantação

Fonte imagem6: http://vitruvius.com.br/

Bibliografia e Referências:

Rebello, Yopanan C.P. –A Concepção estrutural e a Arquitetura – Rebello, Yopanan C.P.

Editora Zigurate, 2000.

Site “Metálica”:

http://www.metalica.com.br/geometria-dos-elementos-estruturais - Acessado em 24/04/2014.

http://www.metalica.com.br/estruturas-vagonadas-em-aco - Acessado em 24/04/2014.

Site “Coisas da Arquitetura”:

http://coisasdaarquitetura.wordpress.com/2013/02/23/high-tech/ - Acessado em 24/04/2014.

Site – Madeira Lamelada

http://estruturasdemadeira.blogspot.com.br/2007/04/armstrong-spallumchem-arena-vigas-vago.html - Acessado em 24/04/2014.

Site – Madeira Estrutural

http://madeiraestrutural.wordpress.com/2009/10/18/armstrong-arena/ - Acessado em 24/04/2014.

Site – Archdaily

http://www.archdaily.com.br/br/01-402/sede-do-sebrae/1301509989-img-5345/ - Acessado em 25/04/2014.

http://www.archdaily.com.br/br/01-24762/casa-eucaliptus-andre-eisenlohr - Acessado em 23/04/2014

http://www.archdaily.com.br/br/01-18458/casa-grelha-fgmf - Acessado em 23/04/2014

Site – Arcoweb

http://arcoweb.com.br/projetodesign/arquitetura/alvaro-puntoni-luciano-margotto-soares-joao-sodre-jonathan-davies-sede-sebrae-18-05-2011 - Acessado em 25/04/2014.

Site – Vitruvius

http://vitruvius.com.br/revistas/read/projetos/08.089/2891?page=3 – Acessado em 25/04/2014.

http://www.vitruvius.com.br/revistas/read/projetos/08.092/2918 - Acessado em 23/04/2014

http://vitruvius.com.br/revistas/read/projetos/11.131/4072?page=3  - Acessado em 23/04/2014

Site - Casa Pro

http://pro.casa.abril.com.br/photo/albums/casa-eucaliptus - Acessado em 23/04/2014

Site Cabana Arquitetos

http://andreeisenlohr.blogspot.com.br/2009/10/casa-eucaliptus.html - Acessado em 23/04/2014