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Tensoestrutura: Comentários Técnicos e Características sobre Membranas Tensionadas

Poderia falar-se no termo "Arquitetura têxtil" para designar a todas aquelas soluções arquitetônicas que utilizam como material principal a membrana, tanto estruturalmente, como fechamento. Estamos definindo assim, um tipo de arquitetura própria de nossa época.

Naturalmente, poderia dar a discussão de que como uma simples tela, pode constituir arquitetura no sentido tradicional da palavra, levando em conta que seu uso na construção, tem sido de mero "complemento de projeto ou decorativo". Porém, desde o momento em que a membrana se constitui como estrutura, como fechamento, na forma do edifício, e cumpre funções principais do mesmo, sua categoria, como material ou elemento componente, alcança o nível de "unidade construtiva".

Seus resultados físicos podem ser considerados definitivamente como arquitetura.Para Host Berger, autor do projeto do aeroporto de Jeddah, na Arábia Saudita, define as membranas tensionadas como "nova arquitetura", pela abertura dos espaços, luminosidade e qualidade escultórica.Suas características não abrangem somente fatores tecnológicos (materiais e técnicas de produção), inclui a sua concepção , desde a fase de projeto, seu aspecto formal, compositivo e funcional. Do ângulo tecnológico, os tipos de materiais utilizados são novos, sobretudo sua capacidade mecânica, dando um aproveitamento máximo a seu peso.

Os elementos clássicos e tradicionais da composição arquitetônica (arcos e vigas), dão passo a projetos mais orgânicos, gerando espaços definidos, com características específicas de maior claridade e flexibilidade.As possibilidades que se criam com este tipo de arquitetura, impõem um novo enfoque espacial, compatível com o avanço científico e técnico.

É importante destacar também a fase atual de desenvolvimento que as coberturas tensionadas têm alcançado. No passado seu uso se limitava ao fechamento de espaços de caráter provisório e pouca envergadura.Hoje, podemos falar de uma arquitetura têxtil de caráter permanente, como provam os aeroportos de Jeddah e Denver, os estádios de Mônaco, Roma e Atlanta, os complexos culturais de Osaka e Bad Hersfeld, os centros feirísticos de Milão e Colônia, as instalações fabris da Venafro, na Itália, e da Hoesch, em Frankfurt, os espaços de proteção ambiental de Acrópolis, em Atenas, e no zoológico de Boston, os centros aquáticos de Alberta, no Canadá, e Genova, na Itália, os anfiteatros ou espaços de concertos de Knoxville, em Tennessee, de Baltimore, em Mariland, ou Berna, em Suíça, os hospitais de Duseldorf e Kajima Akita, no Japão, etc.

Justificação Funcional

Destaca-se em primeiro lugar, a facilidade para cobrir grandes espaços, a um custo relativamente reduzido e, sobretudo, com grande rapidez de execução. A capacidade estrutural da membrana (e seu reduzido peso próprio de 1 a 5 Kg/m2), permitem vencer grandes vãos, a um custo mínimo de estrutura suporte.

Nas estruturas tradicionais de grandes dimensões, o peso próprio aumenta exponencialmente em relação ao espaço a cobrir.É evidente, que o custo da membrana é fundamental no preço final da corbetura, mas pode-se afirmar que com o aumento de vãos a cobrir, se produz uma diminuição do valor do m2 coberto.

Membrana como Material de Construção

A membrana está constituída basicamente por um tecido ou malha de fibras, e um material de proteção com diversos tratamentos para otimizar suas performances físicas e mecânicas.

1. Malha ou Tecido

Geralmente são compostas por uma malha ortogonal de fios que variam de espessura e quantidade por cm de acordo às exigências de resistência e transparência.

As fibras mais comuns podem ser orgânicas (algodão, linho etc...), sintéticas (polietileno, poliester, poliamida, acrílicos, aramida, etc...) ou minerais Fibra de vidro.

As fibras utilizadas com mais freqüência no mundo inteiro, para corbeturas tencionadas, são as de poliester e as de fibras de vidro. A diferenças entre ambas estão : no preço, na durabilidade, na capacidade mecânica , na tecnologia de produção e na facilidade de manuseio.

2. Proteção

As camadas de produtos especiais para proteger as fibras, contribuem na resistência mecânica, são responsáveis pela proteção aos raios ultravioleta, resistência ao fogo e ao ataque dos microrganismos. Com diversos tratamentos, a membrana obtém resultados muito satisfatórios em relação à durabilidade, luminosidade, opacidade, isolamento térmico, isolamento acústico, cores e acabamento. Para as malhas de fibra de vidro usa-se o TEFLON ou SILICONE, nas de Poliéster usa-se PVDF ou TEDLAR.

As membranas usadas pela Tensotech, são o material mais avançado que existe hoje na categoria Poliéster - PVC+PVDF , devido a sua exclusiva técnica Précontraint ( pré tracionamento dos fios de poliéster durante toda fabricação).

Para cada projeto, adota-se uma específica membrana Précontraint, segundo as necessidades tensionais, otimizando dessa maneira o comportamento mecânico e seu custo final.

Características Físicas

Estabilidade Dimensional e Durabilidade

Estes dois fatores devem ser analisados conjuntamente, pois a estabilidade estrutural do sistema, depende da capacidade de absorver os esforços de trabalho a que estará submetida à membrana, tanto pelos esforços de estabilização ( pré tensionamento), como a tensão devida aos esforços dinâmicos (vento ), durante toda sua vida útil.

Esta é uma das grandes vantagens da técnica Précontraint, pois garante a estabilidade dimensional da membrana, durante todo o período considerado ( acima de 15 anos).

Tempo, é um dos agentes mais agresivos para qualquer tipo de material na construção, sobre tudo para aqueles utilizados em áreas externas, devemos considerar também os agentes climáticos, temperatura, umidade e radiação solar (UV).

Isolamento Térmico

As membranas utilizadas como material de construção, atuam como estrutura e fechamento de um espaço, apresentando coeficientes térmicos diretamente proporcionais às soluções encontradas em cada caso, ou seja:

  • Por conceito de projeto. 
  • Por necessidade de tratamentos especiais.

Com relação ao projeto, é de fundamental importância, criar o efeito chaminé, por diferença de pressão do ar, provocando uma renovação contínua, e conseqüentemente um bem estar térmico.

Como exemplo, citamos as coberturas tensionadas do aeroporto internacional de Jeddah (Arábia Saudita), em pleno deserto, onde graças ao desenho das mesmas, obtém-se temperatura internas entre vinte e dois e vinte quatro graus centígrados ( externamente situa-se em 45 graus centígrados durante o dia).

Quanto aos tratamentos especiais, são utilizados resinas poliméricas sobre o tecido, variando segundo as necessidades, (durabilidade, agressividade atmosférica, custos e resultados).

A solução utilizada em diversas membranas como as do projeto para o Shopping Aeroclube Plaza Show em Salvador, New York Center no Rio de Janeiro ou Car Center Sorocaba em São Paulo, é a utilização na face superior, de 100% PVDF KYNAR-500 da ELF ATOCHEM.

O resultado térmico neste caso atinge uma diminuição entre 15 - 25% da temperatura externa.

Para os casos onde necessitam reduzir ainda mais o coeficiente térmico, utiliza-se na face inferior da membrana uma camada de PVC expandindo de 4 a 20mm de espessura, de acordo com projeto específico.

Em relação ao comportamento ante o fogo, as membranas se classificam em: 

  • Inífugas ( Fiber-glass / Teflon) 
  • Auto-extinguível - Classe 1 ( Ferrari-M2 ) 
  • Auto-extinguível - classe 2 (nacionais com Fluor-carbono) 
  • Retardatários - Auto retardante.

A normativa européia, só permite para obras de caráter permanente as primeiras duas categorias.

A característica principal de tratamento M2 é evitar a propagação da chama fora do foco emissor, assim como evitar os gases tóxicos propios da combustão.

Isolamento Acústico

Neste tipo de coberturas, o mais importante não é o isolamento do ruído externo, devido ao fato das membranas serem uma barreira muito débil devido a sua baixa massa. Trata-se, fundamentalmente de adequar o interior, ou seja, de dissimular as reflexões internas.

Qualquer tipo de membrana tem uma superfície interna resultante muito lisa, portanto, a absorção de reflexões deverá basear-se na adição de algum tipo de rugosidade ou de material absorvente. É também valido, como no caso do isolamento técnico, à incidência do projeto no resultado final.

As membranas de última geração na Alemanha e França, do tipo de poliéster -PVC obtém, com tratamento especial, uma resistência à passagem do som aéreo de 20dB, para baixas freqüências, e de 40 dB, para altas frequências.

Transparência

É possível, que esta seja a característica física da membrana, que resulta mais aproveitável para obter um espaço interno atrativo. Além da própria cobertura como proteção da chuva e do sol a transparência, implícita da membrana, permite o passo da luz natural, de maneira difusa e agradável, obtendo níveis altamente satisfatórios de iluminação, que possibilita qualquer tipo de atividade. (trabalho, esporte, eventos etc...). As membranas de poliéster - PVC, conseguem-se coeficientes de transmissão em porcentagens que variam de 3 a 20%.

Manutenção

Resulta um aspecto importante para qualquer sistema construtivo, sendo muito especial neste, onde estrutura e fechamento se fundem num material só, e é fundamental manter as características físico-químicas iniciais, ao longo da vida útil da membrana. Neste sentido, deve-se realizar lavagens periódicas com água e sabão neutro, a fim de evitar possíveis ataques químicos da contaminação atmosférica e urbana, a seus materiais constituintes.

No caso das membranas de poliéster-PVC, elas tem evoluído notavelmente sua performance a partir do uso de Tedlar e do PVDF, que evita os efeitos foréticos. De qualquer maneira todas as membranas devem prever limpezas periódicas que dependerá do material utilizado. Nas de PVC sem tratamento especial, a cada três meses, já com tratamento de Tedlar ou PVDF a cada um ano e na fibra de vidro com Teflon, a cada dois anos.

Quanto à reparação eventual, a depender da importância do dano, é possível ser reparada in loco, seja com adesivos apropriados, seja com sistema de soldas térmicas portáteis. Em caso de reparos importantes, as membranas sempre permitem sua desmontagem.

Quanto às estruturas suportes e ancoragem, elas se vêem afetadas pelas regras de manutenção da construção, especialmente os elementos metálicos (proteção à corrosão, limpeza, etc.)

Colaboração:

Engenheiro Voldemir Braz Fakri

 

     

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