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UNIVERSIDADE CATÓLICA DE PELOTAS CENTRO POLITÉCNICO ARQUITETURA E URBANISMO

ESTRUTURAS IV PROF. Henrique Otto Coelho

ACADÊMICOS: KAREN SANTOS PEDRO COSTA


NTRODUÇÃO:

As estruturas de madeira existem desde os primeiros tempos de vida do homem. Conhecendo a pedra, e tendo provavelmente já noção das suas possibilidades de suporte ao contemplar o teto da caverna onde habitava, a primeira deve ter surgido sob a forma de um tronco de arvore caído de margem a margem de um curso de água e sobre o qual pode passar confiadamente. A madeira, sendo leve, resistente, fácil de talhar e aparecendo com abundancia em comprimentos e diâmetros variáveis, deu ao homem à possibilidade de abondanar a caverna, construindo inicialmente cabanas cuja estrutura resistente era constituída por ramos e canas e cobertura realizada de folhas aglomeradas com argila ou então colmo ou peles. A mais elementar estrutura de madeira surge a seguir, com a forma de dois paus cravados no solo e ligados nas extremidades por elementos vegetais fibrosos, como o vime.

Conhecimento comum sobre a madeira: •

A madeira é inflamável

A madeira apodrece

A madeira é atacada por cupins

A madeira tem baixa resistência mecânica

A madeira é apropriada para construções temporárias

A madeira exige muita manutenção

Entendo melhor a madeira 

Material de Origem Natural

Grande variabilidade;

Características remanescentes da função da madeira para a árvore:

Permeabilidade (transporte da seiva);

Resistência em direções preferenciais;

Boa relação resistência peso


Biodegradável (a natureza tem seus ciclos)

Vantagens       

Pode ser obtida em grande quantidade a um preço relativamente baixo Pode ser produzida em peças com dimensões estruturais de grande variedade Pode ser trabalhada com ferramentas simples Material capaz de resistir tanto a esforços de compressão comoo de tração Baixa massa volumétrica e resistência mecânica elevada. Permite ligações e emendas fáceis de executar Apresenta boas condições naturais de isolamento térmico e absorção acústica

Desvantagens    

Material fundamentalmente heterogêneo e anisotrópico Bastante vulnerável aos agentes externos É combustível Sensível ao ambiente, aumentando ou diminuindo de dimensões com as variações de umidade.


PROJETO ANALISADO:

Centre Pompidou Metz – Arquiteto Shigeru Ban

O Pompidou-Metz (Centre Pompidou-Metz) é um centro artístico francês localizado em Metz, entre o Parc de la Seille e uma estação. Sua abertura foi feita a partir de solenidade oficial ocorrida em 11 de maio de 2010[1] e representa a primeira experiência de descentralização e extensão do Centro Georges Pompidou de Paris. Construído a um custo de aproximadamente US $ 46 milhões, o Centro Pompidou de Metz, na França, um museu de arte moderna e contemporânea, foi inaugurado recentemente pelo presidente Sarkozy da França em 11 de maio de 2010. O museu exibe obras de arte, incluindo esculturas, pinturas modernas e contemporâneas e arte gráfica. No entanto, além das atrações do museu que serão de interesse para os visitantes, todos irão se surpreender com o impressionante design arquitetônico dos mundialmente famosos arquitetos, Shigeru Ban e Jean de Gastines. Eles criaram uma espetacular sustentação de telhado de madeira laminada colada e um complexo intrigante de aço e concreto para criar galerias que não só proporcionam áreas de exposição, mas também com lindas vistas da cidade de através das grandes áreas envidraçadas.


Dados do projeto:        

5 020 m² de área expositiva, formada por três galerias de 1 150 m² Uma grande nave de 1 200 m² Um auditório para 144 lugares Um estúdio de criação com 196 lugares Um café Um restaurante Uma livraria Um centro de recursos

Dados técnicos: Custo: 46 milhões dólares • Área de Construção Total: 10.700 m² • Espaço de exposição: 5000 m² • Studio: 196 lugares • Auditório: 144 lugares • 5 escritórios de estudos técnicos para os estudos de engenharia da estrutura e telhado; • Mais de 50 subcontratantes para a construção do edifício; • 80 trabalhadores no local durante a fase de estrutura principal; • 200 pessoas durante o trabalho de segunda fase; • 3 gruas mobilizadas para trabalhar com a mais alta em 67m; • 405 estacas perfuradas 50 cm a 1 m de diâmetro e 11 m de profundidade; • 750 toneladas de andaimes; • 12.000 m³ de concreto (fundações e de carpintaria); • 1500 ton de aço para concreto armado; • 75.000 horas de trabalho (trabalho estrutural); • 970 ton de aço estrutural (fachadas e torre hexagonal); • 650 toneladas de estrutura de madeira • 18 km de madeira e 16.000 peças para a formação da estrutura de madeira; • 8000 m² de membrana de PTFE


As peças de madeira compreendem 16 km de madeira laminada colada, que estão aparafusadas em conjunto para formar uma malha hexagonal sobre o qual foi instalado uma cobertura sintética para proporcionar uma proteção contra as intempéries, bem como fornecer luz. Área do telhado total é de cerca de 8.500 m².


A estrutura de madeira era tão complicada que só poderia ser feita usando a ajuda de desenhos avançados e tridimensionais em computadores. Em princípio, a estrutura é composta por 3 camadas duplas de vigas de madeira laminada, com secção transversal retangular.


No total, foram 1.600 vigas, o equivalente a 1.000 m³ de Madeira Laminada Colada mais de 15.000 bocais hexagonais; 8.000 blocos de cisalhamento e 1.800 barras roscadas tipo M24. A maior parte das vigas têm seção transversal de 14x44cm e possuem um comprimento máximo de até 14 m. Comprimento mínimo é de 1 m. A exceção é a das vigas de suporte maiores, que têm uma secção transversal de 18x100cm e possuem um comprimento máximo de 16 m.

Os diversos elementos foram formados em torno de uma estrutura de seis vigas que formam uma grelha hexagonal. O design é totalmente inovador e único no mundo da construção. Durante a construção, um sistema confiável e versátil de escoramento foi obrigado a apoiar o quadro inicial. A empresa alemã de andaimes, Peri, projetou o conceito de escoramento usando a “Peri UP Rossetta”, 32m de torres de escoramento elevadas que suportaram as cargas concentradas durante o trabalho de construção.


MADEIRA UTILIZADA NO PROJETO MADEIRA LAMINADA COLADA A fabricação da madeira laminada colada (MLC) reúne duas técnicas bastante antigas. Como o próprio nome indica, a mesma foi concebida a partir da técnica da colagem aliada à técnica da laminação, ou seja, da reconstituição da madeira a partir de lamelas (neste caso entendidas como tábuas). Chama-se, portanto, "Madeira Laminada Colada" as peças de madeira, reconstituídas a partir de lâminas (tábuas), que são de dimensões relativamente reduzidas se comparadas às dimensões da peça final assim constituída. Essas lâminas, que são unidas por colagem, ficam dispostas de tal maneira que as suas fibras estejam paralelas entre si. Daí para frente, a MLC evoluiu em paralelo com o progresso ocorrido com as colas, que foram se tornando cada vez mais eficientes. No entanto, foi em 1940, com o aparecimento das colas sintéticas que o sistema laminado-colado conheceu o seu grande progresso. Essa técnica, que de alguma maneira surgiu também da necessidade de utilização da madeira de reflorestamento, basicamente formada por Pinus encontrado em abundância em países do hemisfério norte, teve nessa madeira de fácil trabalhabilidade, a sua grande aliada. O emprego da madeira sob a técnica do laminado-colado, pouco conhecida no Brasil, é marcante naqueles países. A diversidade de espécies e raças geográficas testadas, provenientes não só dos Estados Unidos, mas também do México, da América Central, das ilhas caribenhas e da Ásia foi fundamental para que se pudesse traçar um perfil das características de desenvolvimento de cada espécie para viabilizar plantios comerciais nos mais variados sítios ecológicos existentes no país.


Possui todas as vantagens da madeira maciça, como por exemplo, excelentes características mecânicas em relação à sua baixa densidade, mas com o acréscimo das seguintes vantagens: - Em comparação com as estruturas de madeira feitas com peças maciças, os elementos concebidos em madeira laminada colada exigem um menor número de ligações, uma vez que é possível conceber peças de grandes dimensões. - Possibilidade de obter secções de peças, não limitadas pelas dimensões e geometria do tronco das árvores. - Possibilidade de obter peças com raio de curvatura reduzido, variável e até mesmo em planos diferentes. - Possibilidade de vencer grandes vão livres. - Eliminação inicial de defeitos naturais, o que permite uma reconstituição que conduz a uma distribuição aleatória dos defeitos residuais, no interior do produto final. - Melhoria das tensões médias de ruptura e uma redução na dispersão estatística de seus valores. - Sob o ponto de vista “normalização” permite ainda a atribuição aos elementos estruturais de madeira laminada colada, de uma tensão admissível ligeiramente superior às da madeira maciça de qualidade equivalente (cerca de 10%). . - Vantagem do pré-fabrico, o que pode ser traduzido em racionalização da construção e ganho de tempo na montagem entrega da obra. - Qualidade estética indiscutível, o que pode ser largamente explorado pelos arquitetos e engenheiros, na composição de um conjunto agradável e perfeitamente integrado no ambiente - Leveza das estruturas oferece também maior facilidade de montagem, desmontagem e possibilidade de ampliação. Além disso, o peso, morto da estrutura, se comparado com outros materiais, pode significar economia nas fundações.


ANÁLISE ESTRUTURAL O grande mérito do projeto é A cobertura forma um hexágono de 90 metros de largura de Madeira Laminada Colada, As lâminas, com 2,90 metros de comprimento cada uma, desenha um quadro hexagonal tecendo um chapéu chinês. Devido à sobreposição de duas madeiras, o encaixe dos pontos de nó e o fato da madeira resistir bem à compressão foi possível vencer um grande vão de 40m para receber a membrana de proteção de tecido, com base em fibra de vidro e teflon. Por conter peças envergadas, os esforços mecânicos exercidos em cada peça são de compressão na parte superior e tração na inferior. Criando uma malha, cada peça transfere a carga para toda estrutura, assim conseguindo rigidez.


No que diz respeito as sustentação da cobertura, além de ser totalmente independente da edificação. Ela é apoiada pelo próprio peso através do próprio entrelaçamento que cada peça faz uma sob a outra, todos os esforços são descarregados em 4 grandes apoios como podemos observar na planta baixa do projeto.


Com 37 metros de altura, um anel metálico suporta a ondulação do telhado apoiado sob um trípede em aço e vidro no centro do edifício que sustenta um elevador que do acesso às galerias. O que permite essa mega estrutura em aço suportar a tal esforço, é a treliça utilizada.

Acreditamos que a ação do vento seja combatida através do desenho que a cobertura e a rigidez obtida pela malha de madeira laminada colada como sistema estrutural.


As ligações são feitas através de parafusos que conectam as peças em pequenos blocos sólidos e esses posteriormente são conectados a outra peça superior, criando o efeito de malha.


Trabalho sobre madeira laminada colada