Por: Arq. Fernanda de Sousa Gerken
V&M do Brasil
Os perfis tubulares são largamente utilizados na Comunidade Européia, Sudeste Asiático, América do Norte e na Austrália. Países como Canadá, Inglaterra, Alemanha e Holanda fazem uso intensivo de estruturas tubulares e contam com uma produção corrente, industrializada e contínua com alto grau de desenvolvimento tecnológico. No Brasil, porém, até cerca de quatro anos atrás, o uso desses perfis na construção civil era bastante limitado, restringindo-se praticamente a coberturas espaciais.
A situação do mercado brasileiro, no entanto, começa a se alterar em razão da oferta de perfis tubulares estruturais pela V&M do Brasil. Diante da novidade da tecnologia, impõe-se a necessidade de divulgar e implementar o uso desse tipo de perfil em projetos de arquitetura e engenharia, bem como incentivar a ampliação das pesquisas na área.
O desenvolvimento de trabalhos na Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP) e na Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), em convênio com a Vallourec & Mannesmann Tubes, representada aqui pela empresa V&M do Brasil, começa a suprir a falta de informações sobre as vantagens construtivas dos perfis tubulares. A expectativa é que nos próximos anos sejam dissipadas as dúvidas e tabus, ainda persistentes entre nós, com relação às soluções estruturais em perfis tubulares, sobretudo quanto às ligações, consideradas um ponto vulnerável nesse tipo de estrutura.
É de se esperar que com o aumento da utilização e o aprofundamento dos estudos, o tema seja incluído de modo apropriado na NBR 8800/86 ou seja elaborada uma norma específica para o dimensionamento das estruturas em perfis tubulares.
Atualmente, a NBR 8800/86, utilizada para o dimensionamento de estruturas metálicas, trata o assunto de maneira superficial, especialmente no que tange às ligações das estruturas tubulares, sendo o dimensionamento de elementos estruturais tubulares feitos, em geral, por similaridade com o comportamento dos perfis soldados ou laminados.
Das coberturas espaciais às casas e edifícios
No Brasil, o uso de tubos em coberturas espaciais está bastante difundido e já provou sua eficiência. O avanço a ser feito diz respeito à sua utilização em residências e em projetos civis de grande porte, como edifícios de múltiplos andares, pontes, passarelas ou shopping centers.
Informações sobre edificações em estruturas tubulares surgidas nos últimos anos, com raras exceções, são pouco detalhadas, incompletas, escassamente divulgadas e de difícil acesso a arquitetos, engenheiros e fabricantes de perfis tubulares. Além disso, ainda não foram suficientemente enfatizadas as características plásticas das estruturas em perfis tubulares, tais como leveza, esbeltez e harmonia de formas.
Para colocar o Brasil em pé de igualdade com os países que fazem uso intensivo dos perfis tubulares, é fundamental discutir as concepções arquitetônicas decorrentes dessa nova maneira de construir, o conceito de projeto, bem como os aspectos relativos à produção industrializada dos componentes estruturais. Isso significa colocar em prática uma visão sistêmica do processo, enfatizando o papel do arquiteto e a interação entre os profissionais envolvidos.
Projetos em estruturas tubulares exigem integração entre o projeto arquitetônico e as demais fases do processo construtivo. Os detalhes de ligação são um bom exemplo da necessidade de integração. Se não forem bem planejados e executados, podem comprometer ou mesmo inviabilizar um bom projeto.
A tecnologia nacional para a execução de obras em perfis tubulares ainda é recente e embora se observe evolução nas técnicas construtivas, as ligações devem ainda ser foco de atenção especial de projetistas.
Dois pontos essenciais: tecnologia e concepção do projeto
A tecnologia atualmente utilizada pela V&M do Brasil consiste na produção de perfis tubulares estruturais de aço sem costura, por processo de laminação a quente, a partir de bloco de aço maciço de seção transversal redonda. Esses blocos são perfurados por mandril e resfriados em leito de resfriamento até a temperatura ambiente.
Os tubos sem costura apresentam distribuição uniforme de massa em torno de seu centro e baixo nível de tensões residuais, característica que os distingue dos tubos de aço com costura, produzidos a partir de chapas de aço calandradas e soldadas.
Os processos de fabricação e montagem das estruturas tubulares são basicamente os mesmos utilizados para as estruturas constituídas de perfis de seção aberta convencionais. É ainda importante lembrar que as seções fechadas sejam circulares, quadradas ou retangulares, apresentam ótimo desempenho estrutural aos esforços de compressão, torção ou mesmo a esforços combinados, contribuindo consideravelmente na redução do peso próprio das estruturas.
Os detalhes das ligações devem ser cuidadosamente projetados e executados, uma vez que contribuem de forma significativa na estética, resistência e funcionalidade da estrutura.
Os aços estruturais, sejam eles patináveis ou não, podem ser encontrados com facilidade, atendendo às mais diversas especificações técnicas. Uma ampla gama de seções transversais (circulares, quadradas e retangulares) e bitolas (circulares, que vão de 26,7 mm a 355,6 mm; quadradas, provenientes dos tubos sem costura de 75 mm a 290 mm e retangulares, também provenientes dos tubos sem costura de 60 x 70 mm a 225 x 360 mm) estão à disposição do mercado nacional, o que libera a criatividade dos arquitetos, calculistas e projetistas.
Visão sistêmica do processo de projeto
O arquiteto é a peça-chave e o iniciador de um processo de mudança nas técnicas e na evolução dos meios de projetar e construir. Um bom projeto exige visão global dos sistemas construtivos, o que requer a integração de quatro conceitos básicos: a visão arquitetônica, o método construtivo, a solução estrutural e a industrialização.
Solução estrutural e industrialização vistas hoje como pontos cruciais são interdependentes, acarretando modificações nas tendências arquitetônicas e nos métodos de produção.
O modelo integrado de projeto, representado no diagrama a seguir (figura 1), busca ressaltar a importância do projeto no processo construtivo global, o papel determinante da figura do arquiteto, a integração entre os diversos profissionais e a interdependência entre a concepção do projeto e os métodos e possibilidades de produção.
Figura 1:
Modelo integrado para projeto em estruturas tubulares
Visão arquitetônica otimizada e um bom projeto arquitetônico levam a uma visão clara do que desejamos fazer e dos resultados que visamos obter. Uma nova maneira de projetar e construir gera novos conceitos arquitetônicos.
Um projeto industrializado deve ser completamente concebido antes de se passar à fase de fabricação. Todos os detalhes e definições devem ser previamente estudados, permitindo-se apenas ligeiras mudanças, caso se tornem realmente imperiosas. Esses fatores interferem de forma crucial no produto final.
Com a mudança dos conceitos arquitetônicos, temos de deixar para trás a maneira “antiga” de conceber um projeto. As obras projetadas não são mais produtos artesanais onde cada detalhe é único. O projeto arquitetônico não pode mais ser desenvolvido de forma isolada, para então se iniciar o desenvolvimento dos projetos complementares.
Em uma nova maneira de conceber, juntamente com o projeto arquitetônico, deve-se pensar na solução estrutural, nos métodos construtivos e no processo de industrialização dos elementos. Os métodos de construção necessitam ser modificados ou adaptados, devendo-se buscar a otimização da produção. Estes fatores, em conjunto, vão gerar melhores resultados em termos de preço, tempo e qualidade.
Quando nos voltamos para a questão estrutural, entram em cena três pontos importantes: os conceitos arquitetônico-estruturais devem ser minuciosamente discutidos, o arquiteto não deve mais trabalhar sozinho, como acontece freqüentemente nos processos de projeto atuais e é fundamental que haja uma forte interação entre os profissionais envolvidos, tanto no projeto quanto na fabricação, de modo a proporcionar o maior nível de afinidade entre todas as fases de concepção e construção de uma edificação. O arquiteto deve trabalhar em total integração com o engenheiro calculista, com o projetista e com os profissionais da linha de produção.
Inicialmente, pode parecer um processo complicado, uma vez que não estamos acostumados com o trabalho em equipe. Essa é, porém, uma exigência da complexidade tecnológica atual: trata-se de resolver desafios que se manifestam nas interfaces de áreas de conhecimento diferentes, o que exige trabalho conjunto e interação dos profissionais.
Ampliar a utilização de estruturas industrializadas e, por conseqüência, dos perfis tubulares estruturais na construção civil, de maneira sistemática, depende hoje de projetos arquitetônicos especializados e, portanto, de melhor qualificação dos profissionais atuantes no mercado. Por essa razão, esse é um processo que se retro-alimenta: a qualificação dos profissionais gera melhoria na qualidade dos projetos, e a qualidade dos projetos acarreta avanços na utilização dos perfis tubulares no mercado.
Padronização, modulação e industrialização: chaves para um processo integrado e efetivo
Na execução de obras em estruturas metálicas, um dos pontos essenciais é a padronização das peças a serem fabricadas. Quanto menor o número de componentes, mais fácil será produzir determinada montagem. A modulação também é um dos aspectos cruciais, uma vez que quanto mais vezes se repetir o número de vãos ou de peças em uma determinada medida, melhor será o desempenho e rapidez de uma obra. A repetição de peças será o ponto de partida para tornar o processo industrial.
Bons exemplos de alto grau de industrialização são encontrados na indústria automobilística e naval. Hoje, a empresa Hyundai constrói navios em tempo recorde, utilizando peças iguais na montagem de diferentes modelos. Na indústria automobilística, observa-se o mesmo processo: alto grau de repetição, mesmo com componentes diferentes, que são colocados em uma linha de montagem, onde quase tudo é automatizado ou robotizado, o que torna o processo rápido, preciso e, por conseqüência, altamente eficiente. O produto, de ótima qualidade, com bom desempenho, oferece resultados positivos para o fabricante e para o consumidor final.
A padronização pode sugerir que serão feitas apenas peças iguais, que tudo será monótono e que formas arrojadas e diferentes não podem ser usadas. Isso é apenas um mito. A criatividade não tem limites, uma boa inspiração pode ser buscada nas formas da natureza onde existe uma repetição de estruturas ou de suas partes (figura 2). O arquiteto deve sempre estar atento à busca da forma estética, agradável à contemplação, mesmo nas estruturas padronizadas.
Figura 2:
Formas, estruturas da natureza
Na arquitetura, com criatividade, técnica e processos de produção desenvolvidos, podemos ter soluções muito semelhantes às encontradas na natureza.
Um bom exemplo disso está nas obras do espanhol Santiago Calatrava, arquiteto-engenheiro e artista. Ele cria as formas e padroniza-as, fazendo estruturas de extrema beleza arquitetônica e arrojo estrutural.
A estrutura se desenvolve através de pilares que se abrem como “galhos de uma árvore” e se curvam formando um arco em seu ápice. O projeto utiliza-se da modulação, da repetição e de muita criatividade, como pode ser visto na figura 3.
Figura 3:
Rua Subterrânea de Toronto – Canadá
Outra obra do mesmo arquiteto pode ser vista na figura 4, onde a repetição e a modulação estão também presentes.
Figura 4:
Cidade das Artes e das Ciências:
Museu das Ciências “Príncipe Felipe”
Valência – Espanha
Quando se trabalha com a padronização é preciso analisar e administrar, de forma criteriosa, a questão do dimensionamento. Consideram-se os maiores esforços nas estruturas, as peças menos solicitadas estarão sendo superdimensionadas, o que elevará o peso da estrutura. O arquiteto, o projetista e o engenheiro devem estar sempre atentos a este ponto: uma estrutura pesada demais pode ser um ponto fraco de um projeto e até inviabilizá-lo.
Alcançar resultados tão bons quanto, por exemplo, os das indústrias automobilística e naval, exige que a construção civil que utiliza o aço como matéria-prima e em especial os perfis tubulares, tenha em mente as idéias de padronização, modulação e alto grau de industrialização. Para o desenvolvimento desse novo modo de construir, os fabricantes de tubos devem se colocar como um elo no processo, participando da concepção global da obra, informando os profissionais envolvidos no processo sobre a tecnologia de aplicação, o que exige conhecimento de seu produto e dos meios de produção.
Créditos
* Este artigo foi originalmente publicado na REVISTA TUBO & COMPANHIA – ANO I – NÚMERO 4.
imagem inicial: Passarela de acesso dos Shoppings Morumbi e Market Place – São Paulo
fotógrafo: Osíris Bernardino
Figura 1: Arquivo pessoal. GERKEN, 2002.
Figura 2: Arquivo pessoal. GERKEN, 2004.
Figura 3: Arquivo pessoal. GERKEN, 2001.
Figura 4: Cedida para arquivo pessoal. ARAÚJO, 2000.
