Vão livre do Masp, projetado para proporcionar vista ao Vale do Anhangabaú (Thiago Leite/shutterstock.com)

Projetos arquitetônicos com grandes vãos, ou seja, grandes distâncias livres entre pilares, não são exclusividade da engenharia moderna. O maior vão livre de uma cúpula no mundo, com 43,30 m, foi construído há mais de 2000 anos e está localizado na Itália. Trata-se do Panteão de Roma, executado em concreto fabricado a partir das cinzas pozolânicas dos vulcões localizados nos arredores da capital italiana. “Já naquele tempo, os ‘engenheiros romanos’ sabiam da importância de se utilizar um material leve na construção da cúpula. Pesquisas mostram que os responsáveis pela obra utilizaram agregados de diferentes pesos. Na parte inferior foram empregados os mais pesados, como o granito, e na superior aqueles mais leves, por exemplo, a pedra-pomes, que tem densidade inferior à da água”, explica o engenheiro José Luiz Varela, vice-presidente de Marketing da ABECE – Associação Brasileira de Engenharia e Consultoria Estrutural.

Quando se comparam os métodos utilizados atualmente com aqueles empregados na década de 50, quando o Masp – Museu de Arte de São Paulo – foi projetado, percebe-se que os sistemas estruturais continuam basicamente os mesmos. Entre as décadas de 60 e 70, foi desenvolvido por Frei Otto e Jörg Schlaich o sistema de tensoestruturas, utilizado até hoje. “Os estádios do Maracanã e o de Brasília apresentam essa solução em suas coberturas”, comenta o engenheiro.

Em edifícios, os sistemas mais comuns são os de pórticos de concreto protendido, estruturas metálicas ou mistas de concreto e aço
José Varela

Já os materiais passaram por um grande avanço, principalmente na qualidade e resistência dos aços e concretos que possibilitam a criação de estruturas mais esbeltas. A área de projetos também se desenvolveu consideravelmente.

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Hoje, os profissionais conhecem melhor o comportamento dos materiais e sistemas estruturais graças a pesquisas realizadas nas indústrias e universidades. “O desenvolvimento de ferramentas computacionais para cálculo estrutural permite que o engenheiro consiga modelar estruturas complexas o mais próximo de seu comportamento real, possibilitando a análise de esforços e deformações para centenas de carregamentos, bem como análises dinâmicas para cargas, devido à ação do vento ou de sismos”, completa.

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DIFICULDADES E OPÇÕES

Entre os desafios que a engenharia enfrenta para solucionar grandes vãos está a concepção de um sistema estrutural adequado, seguro e econômico. Para cada projeto haverá um ou mais sistemas e materiais apropriados, e cabe ao projetista desenvolver análises para eleger a solução que apresente o melhor desempenho. “Isso vale tanto para a resposta da estrutura aos esforços a que ela será submetida ao longo da sua vida útil, quanto para as deformações máximas admissíveis”, afirma Varela. No caso de pontes, passarelas ou até mesmo de vigas de grandes vãos de edifícios, a questão do conforto humano diante de vibrações excessivas deverá ser verificada.

O projetista deve considerar também a tipologia da obra. “Em edifícios, os sistemas mais comuns são os de pórticos de concreto protendido, estruturas metálicas ou mistas de concreto e aço. Nas pontes, aduelas de concreto protendidas, executadas em balanços sucessivos, atingem vãos de mais de 200 m; para vãos maiores, são utilizadas as pontes pênseis e estaiadas, que utilizam cordoalhas de aços especiais e tabuleiros de concreto ou estrutura metálica. Outro exemplo são as grandes coberturas de estádios ou ginásios de esportes, onde o mais comum são estruturas metálicas espaciais, arcos ou tensoestruturas, compostas por armação de cabos de aço e cobertura de tecido resistente e muito leve”, detalha o engenheiro.

Quando um arquiteto ou projetista estrutural propõe uma solução que exige um grande vão, essa escolha é função de condicionantes de projeto. Os profissionais não projetam estruturas com grandes vãos por mera vaidade
José Varela

Quanto maiores os vãos das estruturas, pontes ou grandes coberturas, mais necessária se faz a utilização de materiais leves, o que resulta em estruturas sensíveis a cargas dos ventos. As estruturas devem ser, obrigatoriamente, analisadas em túneis de vento, com o objetivo de verificar seu comportamento aerodinâmico. “Os ensaios podem ajudar a melhorar formas geométricas, resultando em uma melhor aerodinâmica do conjunto”, ressalta Varela, lembrando que os ensaios também fornecem, de forma mais realista, os carregamentos resultantes da ação dos ventos que atuam em toda a estrutura. “Nesta etapa, várias concepções estruturais podem ser analisadas para saber qual é a mais adequada para o local onde a obra será implantada”, completa.

Vigas de grandes vãos em edifícios requerem um cuidado maior com o projeto das fôrmas e do cimbramento, pois estas suportam um grande volume de concreto. “No caso do concreto, deve-se ter cuidado com sua composição. Para minimizar o calor de hidratação do concreto, é comum substituir a água de amassamento por gelo. No caso de grandes vãos de pontes, as empresas responsáveis pela construção têm de contar com tecnologia adequada para executar este tipo de obra. Geralmente, não são utilizados cimbramentos, e sim técnicas como execução com balanços sucessivos, com auxílio de treliças lançadeiras”, diz o engenheiro. As estruturas exigem uma inspeção periódica, e aquelas usadas em grandes vãos normalmente contam com um plano de inspeção e manutenção para garantir o desempenho desejado durante toda sua vida útil.

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ARQUITETURA X ENGENHARIA

Varela destaca que é importante o arquiteto ter uma boa noção entre o vão e o espaço que ele deixará para que a estrutura seja desenvolvida. É preciso levar em consideração também a altura das vigas e dimensões dos pilares, para que engenheiro estrutural possa chegar a uma solução adequada, segura e econômica. “No caso das pontes e coberturas, atualmente, é mais comum a participação de arquitetos na definição de formas de pilares e da geometria de coberturas”, ressalta.

“Se existe a necessidade arquitetônica, ou uma condicionante de projeto que exija a criação de um grande vão, não há por que comparar o custo com soluções de estruturas com vãos menores”, analisa o engenheiro. Há que se estudar o melhor sistema estrutural para atender a demanda do projeto arquitetônico, optando pela alternativa que atenda tanto requisitos estéticos do projeto como questões de segurança, desempenho e economicidade. “Quando um arquiteto ou projetista estrutural propõe uma solução que exige um grande vão, essa escolha é função de condicionantes de projeto. Os profissionais não projetam estruturas com grandes vãos por mera vaidade”, completa.

VÃO DO MASPPara Varela, o Masp – Museu de Arte de São Paulo Assis Chateaubriand – é um caso em que a opção pelo grande vão foi decorrente de exigências do projeto arquitetônico. “O terreno onde o edifício está localizado foi doado ao município de São Paulo com uma cláusula de que ali fosse criado um espaço que garantisse vista para o Vale do Anhangabaú, o que era possível naquela época. Além disso, por debaixo do museu passam os túneis da avenida Nove de Julho, que interferiam nas fundações”, conta. Assim, a arquiteta Lina Bo Bardi recorreu ao grande vão de forma a permitir a manutenção da praça sob a edificação e deixar livre a visão do vale do Anhangabaú. “São quatro grandes pilares retangulares vazados. A laje inferior se apoia em duas vigas de 70 m de vão, de seção vazada protendida, que se apoiam nos pilares. Outras duas grandes vigas, também de seção vazada e protendidas, recebem a laje da cobertura. Embora a obra tenha um formato de pórtico, as quatro vigas são simplesmente apoiadas ou isostáticas”, finaliza Varela

Conheça projetos residenciais que utilizaram grandes vãos:
Residência NB, Arquitetos Associados
Casa Paraty, Studio MK27
Casa Xan, MAPA Arquitetos
Casa Leblon, Indio da Costa

Colaborou para esta matéria

: José Luiz Varela – engenheiro civil pela Faculdade de Engenharia da Fundação Armando Álvares Penteado (FEFAAP), com pós-graduação em Administração da Produção e Operações Industriais pela Escola de Administração de Empresas de São Paulo – Fundação Getúlio Vargas (FGV). Trabalhou na Themag Engenharia e foi sócio da BWV Projetos de Engenharia. Atualmente, atua no escritório Aluízio A. M. D´Ávila & Associados, sendo sócio-gerente desde 2001. É vice-presidente de Marketing da Associação Brasileira de Engenharia e Consultoria Estrutural ABECE - gestão 2014-2016.

Projetos de grandes vãos devem considerar materiais e sistema estrutural