Análise dos Sistemas Estruturais

Análise Estrutural da Biblioteca Nacional de Buenos Aires

Histórico

Clorindo Testa ocupa lugar de destaque no panorama da arquitetura argentina. A solução arquitetônica do edifício da Biblioteca Nacional foi escolhida por meio de um concurso de anteprojetos, realizado em 1961, cujo o vencedor foi o projeto desenvolvido por ele, com a colaboração de Francisco Bullrich e Alicia D. Cazzaniga.
Os jurados consideraram que o anteprojeto não somente resolveria os aspectos funcionais, como também era o que melhor se adequava ao terreno. A Biblioteca foi inaugurada 31 anos depois, contudo, somente em 1996 teve todas as suas dependências disponíveis para a comunidade.

 Localização

O terreno destinado para a construção do novo edifício ocupa parte de um quarteirão entre a Avenida del Libertador e a Avenida Las Heras e as Ruas Áustria e Agüero.



Planta de Situação da Biblioteca



O Projeto Arquitetônico

"No caso da Biblioteca Nacional, os quatro grandes pilares em forma de tubos que suportam o corpo do edifício alojam as escadas e elevadores, permitindo configurar um grande espaço coberto aberto como uma espécie de praça pública que constitui o acesso à Biblioteca. No volume superior encontram-se as funções administrativas, as salas de exposições, o foyer do auditório, a cafeteria e as salas de leitura com vista sobre a paisagem. Os livros que são a parte pesada do programa estão no subsolo. Desta forma, a ordem funcional se manifesta na composição do edifício“ – Clorindo Testa.

 

O projeto se desenvolve mediante uma esplanada semi-enterrada de onde quatro robustos pilares emergem e que, por sua vez, elevam um corpo prismático retangular. Este abriga quatro pavimentos, sendo os dois inferiores (3º e 4º pavimentos) para salas de uso geral, como a Sala do Tesouro, cuja atribuição é guardar o acervo de livros raros e obras especiais, e outros dois (5º e 6º pavimentos) para o grande salão principal de leitura, para 400 leitores, e suas dependências.
Sob esse corpo elevado, num  volume suspenso - composto de três formas prismáticas -, se encontram a administração e a direção, uma cafeteria, um terraço aberto e um espaço de exposições e um auditório para 300 pessoas.

O acesso principal ao interior da biblioteca está localizado de modo centralizado ao terreno e com relação à esplanada. No entanto, em relação à edificação propriamente dita, é posicionado no seu eixo longitudinal, entre os dois grandes apoios traseiros. Os volumes que tocam a grande esplanada, portanto, se restringem aos quatro grandes apoios e ao paralelepípedo regular solto que configura o hall. Ao adentrar nesse prisma, lateralmente encontram-se as escadas e os elevadores, localizados no interior das "patas traseiras". Já nas "patas dianteiras", se dispõe os dutos de ar condicionado, rede elétrica, entre outras atribuições técnicas.

Internamente a edificação é projetada com quatro subsolos, sendo os três inferiores para depósito (25.000m²) e outro semi-enterrado para a hemeroteca, com capacidade para 500.000 exemplares de revistas e jornais. Tal distribuição funcional enterrada é bem recebida pelos jurados do concurso, dada a facilidade de uma possível ampliação no sentido longitudinal do terreno.

O Projeto Estrutural

O projeto estrutural surge lado a lado com o anteprojeto apresentado para o concurso, mas sofre adequações no decorrer do processo de elaboração do projeto executivo.

Na realidade, pode-se dizer que o projeto estrutural é, basicamente, o próprio projeto arquitetônico, tendo em vista que o material estrutural utilizado, o concreto armado aparente, é utilizado em todas as superfícies da edificação.

A estrutura definida para a Biblioteca é baseada em uma composição cuja flexibilidade nos usos é reconhecida, dada às distintas alternativas para os interiores, permitindo a resolução funcional de cada espaço em particular.

Corte Longitudinal

  Nos três subsolos inferiores são utilizadas lajes de 3.90 x 5.70 metros, sem vigas, que se apóiam em colunas. Ressalta-se a horizontalidade obtida nesses pavimentos, pois possui 130 metros de profundidade e 60 metros de largura em planta baixa e um pé-direito livre de 2.40 metros.

Corte Longitudinal

No nível da hemeroteca, os sistema de colunas suporta vigas transversais com lajes. Para sustentação lateral e apoio para o perímetro externo do subsolo, é proposta uma cortina de concreto, em cuja face externa aplica-se uma membrana de alumínio e manta asfáltica para conter as infiltrações.

Os quatro grandes apoios colaboram, de certa maneira, na sustentação das lajes do subsolo, contudo conformam um sistema independente, cuja principal função estrutural é a sustentação do corpo elevado. 

Corte Longitudinal



Do grande terraço coberto - esplanada de acesso à edificação - livre de barreiras e com oito metros de altura no trecho mais baixo, emergem quatro apoios que sustentam um corpo elevado que é dividido, internamente em quatro níveis.   

Destaca-se o uso de tensores metálicos para a suspensão do volume que abriga o 1º e o 2º pavimento da edificação, além dos utilizados na sustentação do 6º pavimento. E, também, o uso de divisórias leves para organizar os espaços internos.

Corte Longitudinal

A uma altura de 16,49 metros sobre o nível do terraço, os quatro apoios sustentam um grande plano estrutural - conformado por duas grandes vigas longitudinais e nove vigas transversais (entremeado de vigas 1) - que por sua vez, sustentam a partir de tensores metálicos os volumes sob o corpo elevado, constituído por dois pavimentos. Além disso, nesse plano estrutural, se apóiam a laje do 3º pavimento assim como as colunas que sustentam as lajes do 4º e 5º pavimentos, sendo duas linhas de colunas alinhadas pelos eixos longitudinais dos grandes pilares e outras duas linhas entre eles, também no sentido longitudinal, estabelecendo distâncias transversais equivalentes. As bordas ficam livres de apoios.



Corte Longitudinal



 A uma altura de 32,40 metros sobre o nível do terraço, os quatro apoios sustentam outro plano estrutural, a partir do qual ficam suspensas, por meio de tensores metálicos as lajes do 6º pavimento (entremeado de vigas 2). Desta maneira, no 5º pavimento não se encontram outros apoios além dos quatro principais, definindo, assim, um grande espaço unificado. Uma rampa suspensa por tensores metálicos conecta os dois níveis superiores, cujo pé-direito é duplo na parte central da sala de leitura. Este segundo plano estrutural mencionado também é constituído por duas grandes vigas longitudinais, que se apóiam nas quatro patas e são enrijecidas pelo auxílio de uma série de vigas transversais.   

Os quatro grandes apoios recebem uma carga de 8 toneladas cada um. Sendo assim, foi necessário descarregar esses esforços sobre 52 estacas de 1.20 metros de diâmetro e 25 metros de profundidade. Contudo, cada apoio requereu uma fundação cuja utilização de concreto ascende 200m³, com 13 estacas vinculadas por uma base.

Destaca-se que a realização da obra exigiu uma escavação de 100.000m³ de terra e a manutenção, de modo permanente, de um sistema de drenagem e bombeamento d'água, uma vez que o nível das fundações dos depósitos se encontrava um metro abaixo do nível do lençol freático.

Resumo Esquemático da Estrutura



Análise Estrutural das Torres Puerta de Europa

Histórico

• As torres Puerta de Europa, também conhecidas por Torres KIO (devido à empresa que promoveu as obras, a KIO, Kuwait Investments Office), são duas torres inclinadas uma contra a outra, projeto dos arquitetos americano Philip Johnson e John Burgee;
• A inclinação das torres é de 15° em relação à Normal, tornando-as o primeiro arranha-céu inclinado do mundo;

• A sua construção ocorreu entre 1989 e 1996. A demora foi em decorrência de greves ocorridas durante a construção;
• Depois do caso de fraude das Torres Kio, a KIO teve que vender os edifícios, que são agora propriedade da Caja Madrid e Realia;
• Hoje as torres tornaram-se um dos ícones mais famosos da cidade de Madrid;

Localização

As torres estão situadas na Plaza de Castilla, em Madrid, Espanha.

• A sua construção ocorreu entre 1989 e 1996. A demora foi em decorrência de greves ocorridas durante a construção;
• Depois do caso de fraude das Torres Kio, a KIO teve que vender os edifícios, que são agora propriedade da Caja Madrid e Realia;
• Hoje as torres tornaram-se um dos ícones mais famosos da cidade de Madrid;

As Torres

• Tratam-se de torres de escritórios, cada qual com 54.000 m²;
• Possuem uma altura de 115 m (uma das torres é 1cm mais alta que a outra), com 27 pavimentos (1.170 m² cada), mais 3 níveis de subsolos;
•  A planta é um quadrado de 36 metros de lado;
• Ambas as torres possuem um heliponto no telhado; na oeste, o piso é pintado de azul e na leste de vermelho. Eles foram concebidos para os aparelhos de até 4000 kg e podem ser usados para evacuar pessoas em caso de emergências;

O Projeto

A equipe de arquitetura enfrentou um grande desafio durante o projeto, pois, situado entre as torres, havia um intercâmbio de metrô, o qual impedia que as fundações dos arranha-céus fossem localizadas relativamente próximas umas às outras.
Em uma tentativa bem sucedida para se certificar de que os edifícios sejam reconhecidas como entidades relacionadas (bem como para permitir um design apelativo), a decisão foi inclinar ambas as torres em um ângulo de 15º, deixando um espaço livre entre elas, por onde passa hoje uma importante rua de Madrid, no Paseo de la Castellana.
O ângulo de 15 graus de cada edifício, representava a primeira vez que um arquiteto tinha propositadamente incorporado uma inclinação em tal escala.

O Conceito

Foram concebidos com a idéia de romper com o conceito de design linear.

"Temos de acabar com o ângulo certo, se não quisermos morrer de tédio. Arquitetos, podemos nos concentrar agora em uma missão para fazer as formas dos edifícios para melhorar o homem. "                                                                                                                                                             Philip Johnson em visita às torres, em 1996

O design das torres foi baseado em um desenho feito por artista russo Alexander Rodchenko, o qual tinha também 15º de inclinação.

 As Torres

Entre suas características únicas está o fato de que a planta de cada pavimento tem uma configuração interna diferente em razão do posicionamentos dos elevadores e escadas (não há andar tipo).
Para conduzir até o último pavimento, os elevadores tiveram de ser divididos em duas partes; o primeiro bloco de elevadores leva até o 13º pavimento, onde há o segundo bloco de elevadores que conduzem até o 27º andar.

 A Estrutura

Estrutura em aço, construída ao redor de um núcleo rígido de concreto armado, o qual abriga as escadas e elevadores e suporta 35 mil toneladas. De um lado do núcleo, os pavimentos são sustentados por pilares, dos quais apenas dois estão situados no interior da planta. De outro lado do núcleo, os pavimentos são sustentados por tirantes de aço, suspensos a uma “mega-treliça” que ocupa os dois últimos pavimentos da edificação.

A estrutura dos pavimentos é mista, com lajes de chapa de aço dobrada e concreto leve, a fim de reduzir o peso da estrutura. Além disso, um sistema de cabos liga a fachada inclinada a um contrapeso subterrâneo, com a finalidade de conter o deslocamento horizontal (tombamento) devido às cargas gravitacionais. O contrapeso é um cubo de 60x10x10 metros, isto é, 6.000 metros cúbicos de concreto que pesam cerca de 14.400 toneladas e que são ancoradas aos cabos que prendem a extremidade superior do edifício;

Perfil do Núcleo

A seção transversal utilizada no núcleo é em forma de H, com as abas paralelas às fachadas inclinadas, a fim de promover maior rigidez nesta direção.

Dados

Estrutura metálica: Tipo de aço A-42 e um peso-52 Total de 8.900 toneladas.
Armadura de aço: 4.200 toneladas
Protensão do aço 140 tm;
Fachada: Vidro: 22.324 m²;
Aço Inoxidável 10.540 m²;
Materiais: Granito, vidro e metal;

Esquema de funcionamento da protensão

Solicitações

Uma questão importante foi o aumento das cargas laterais dos edifícios. A força do vento foi duas vezes maior no edifício em razão da inclinação de 15º;
A equipe de projeto estrutural foi capaz de reconhecer estes problemas e lidar com eles com métodos convencionais (núcleo de concreto central) e inovadores. O uso do aço protendido (pós-tensionado) lhes permitiu alcançar uma maior força e rigidez de membros de tamanho menor. Diminuindo o tamanho dos membros, foi possível baixar o peso total do edifício e diminuir o peso da carga.

 Os elementos triangulares das fachadas dão rigidez à estrutura e evitam a deformação.

Acesso principal e Hall respectivamente.

Resumo Esquemático da Estrutura

Esses trabalhos foram realizados na disciplina de Análise de Sistemas Estruturais, a qual foi ministrada pelo Professor e Engenheiro João Ricardo Masuero. Essas atividades foram em grupo o qual foi composto por mim e pelas colegas e amigas Mariana Casanova Meneghetti e Paula Brumer Franceschini.