Metálica

Processo Projetivo

Embora o projeto de tensoestruturas não possa ser reduzido a um processo estritamente linear, para ajudar no entendimento do processo projetivo, este foi dividido em etapas:

• a adaptação da forma;
• o teste da estrutura proposta na estabilização sobre todas as condições de carregamento;
• o dimensionamento das partes (manta, cabos e colunas) para confecção;
• a escolha final de materiais e acabamentos.

3.1. Escolha da Superfície Geométrica

Segundo VANDENBERG (1996) a única forma prática de fazer uma membrana suficientemente flexível e leve para funcionar como uma cobertura é através da combinação da curvatura com a protensão (como os tecidos para tais estruturas são industriais, a protensão pode ser obtida na confecção da lona). A curvatura deliberadamente induzida, permite a membrana transmitir esforços laterais, os quais não poderiam ser transmitidos em superfícies planas, e a protensão é para garantir que a manta permaneça sob tensão, e estabilizada, mesmo depois da aplicação de carregamentos não uniformes como o vento. A protensão deve ser suficientemente alta - geralmente aproximado de meia tonelada por metro de comprimento de manta - para nunca ser reduzida a zero pelas forças externas de sentido oposto.
A chave conceitual é a dupla curvatura, porém para este princípio funcionar as duas curvaturas devem ser em direções opostas. Qualquer área interna, mostrada na parte sombreada da Fig. 5a, satisfaria este princípio, as curvas A-B e C-D estando em direções opostas (superfície anticlástica). O domo mostrado na Fig. 5b tem dupla curvatura, porém as linhas A-B e C-D são curvas para a mesma direção (superfície sinclástica). A membrana estrutural desta forma somente poderia oferecer resistência a forças operando para fora do interior do domo, não resistindo a esforços para dentro do domo, como as forças geradas pela gravidade e pelo vento.
Alguns pontos devem ser pensados, quando se estabelece a geometria da curvatura: quanto maior a curvatura, maior a eficiência da protensão, para se obter uma superfície rígida e prevenir vibrações. Entretanto, curvaturas excessivas podem criar dificuldades para a protensão. Particularmente com materiais mais rígidos como a fibra de vidro revestida de PTFE, que resiste à deformação e não permite que as fibras se redistribuam num local de maior tensão.
Os esforços ao longo da curvatura devem ser relativamente uniformes. Amplas variações podem levar a alguns pontos flexíveis e a outros rígidos, o que é indesejável.

Figura 5a – Superfície anticlástica. Fonte: VANDENBERG, 1996, p.15.

Figura 5b – Superfície sinclástica. Fonte: VANDENBERG, 1996, p.15.

3.1.1. Ferramentas

Bons projetos requerem infinitos cuidados incluindo a confecção de modelos, os quais devem ser estudados para garantir que exista uma relação arquitetônica satisfatória entre a forma da membrana e o suporte estrutural. Além disso, a determinação da forma e dos padrões de corte das lonas constitui o ponto chave dos projetos de tensoestruturas.
A forma correta para uma membrana tensionada pode ser encontrada por modelagem física, ou seja, modelos em escala reduzida. A partir do modelo, as medidas podem ser tiradas, e as dimensões adaptadas à escala do projeto final.
Como desvantagem deste método tem-se que a escala reduz o projeto final podendo levar a medidas erradas e a um resultado seriamente comprometido.
Além da modelagem física, há analises computacionais, que a partir de parâmetros de projeto chegam a formas de membrana estáveis.
Esta análise parte primeiramente da disposição da forma desejada no computador, alcançando o comportamento ideal com tensões uniformes em todas as direções. Para propôr análises estruturais, a superfície é dividida em pequenos triângulos, e é selecionado o material com o qual a membrana será fabricada.
Então as características físicas do material da membrana proposta são inseridas neste processo, com pequenas modificações inevitáveis na forma. Leva-se em conta se o material é tramado; caso seja, se é mais tensionado ao longo do comprimento-warp, urdidura, que da largura-weft, trama.
Em todas essas etapas o projetista tem a facilidade de mexer nas formas exibidas na tela e modificá-las de varias maneiras (alongando-as ou achatando-as para qualquer lado) até uma solução satisfatória ser alcançada, testando as alternativas de posições dos suportes, diferentes formas de comportamento, diferentes maneiras de agregar as tensões nos cabos e transferí-las através da estrutura para o chão, e diferentes tipos de membrana. O programa possibilita a utilização de cores, para mostrar as partes da estrutura mais tensionadas, e se alguma parte da membrana não está tensionada; situação inaceitável.
A técnica numérica mais empregada no cálculo de tensoestruturas é a dos elementos finitos, mas é possível utilizar com outros métodos. A grande vantagem deste cálculo com base nos elementos finitos é a de propiciar uma resposta para o problema da forma, ao mesmo tempo, em que aponta solicitações, a que a estrutura está sujeita em decorrência da protensão e dos carregamentos de projeto.
As formas encontradas por modelos em escalas reduzidas ou por cálculos computacionais devem resolver satisfatoriamente todas as tensões da estrutura, mas as tensoestruturas apresentam questões práticas para serem estabilizadas, que podem modificar um pouco a forma. Como, por exemplo, as seguintes:

• Carregamentos por dispersão de chuva ou neve. Em climas frios a massa de neve pode deslizar para partes da seção mais baixa da membrana e se fixar em partes mais planas, causando uma deflexão na manta. Esta deflexão pode se tornar reservatório para filetes de água (que pode ser de neve condensada ou de chuva) criando fluxos e, levando em última instância à perda da membrana. Por esta razão superfícies horizontais devem ser evitadas ou, como alternativa, drenadas por sistemas de calhas inseridas na manta. 
• Aparência. A forma encontrada pode não ter uma boa aparência e modificações podem ser necessárias, possivelmente usando modelos físicos em grandes escalas, para criar curvatura e recortes de boa aparência. 
• Problemas construtivos. Como nas conexões ou na protensão da lona, particularmente em áreas de baixa curvatura.

3.2. Tratamento das Bordas das Tensoestruturas

Qualquer cobertura tensionada de membrana tem que possuir um comportamento contínuo. Este comportamento ajudará a definir a forma da membrana, e fornecerá a localização onde os esforços serão retirados dela e transferidos para a estrutura rígida. O comportamento pode ser flexível ou rígido. Onde uma borda reta é necessária, a solução pode ser prendê-la a uma viga por meio de ganchos ou fivelas de alumínio.

Os cabos podem correr por fora da membrana, e, como conexão para a lona e o cabo, podem ser utilizadas presilhas. A maioria das bordas das mantas são flexíveis, formadas por cabos ou por cinturão perimetral, que passam dentro de cavidades na borda (Fig. 6). A borda da cobertura toma forma de uma série de curvas catenárias, dando uma forma recortada para a membrana e os cabos ou o cinturão perimetral são unidos por argolas em intervalos, onde existam pontos de maior ancoragem. Nestes pontos os carregamentos são transferidos para fora da membrana e se voltam para os arredores da estrutura.

Nesta etapa alguns problemas podem surgir, por isso, alguns fatos devem ser levados em conta. A superfície do perímetro da curva tensiona o perímetro do cabo e, então, surgem maiores tensões nas ancoragens que seguram os cabos. Altas tensões podem adicionar custos e podem ter aparência pesada, o que é desagradável, restringindo este sistema. A conexão perimetral dos pontos requer cuidados excepcionais para movimentos, e, o reforço da manta, para esta não se enrugar ou romper.

3.3. Análise da Estrutura Responsável pelos Carregamentos

Tendo conseguido um projeto provisório, a análise computacional pode ser executada, para checar se a forma e a manta escolhidas realmente podem suportar o complexo de forças, que são geradas pela protensão e por carregamentos externos.

3.4. Dimensionamento das Partes da Manta

O estágio final do projeto envolve trabalhos precisos de corte da manta modelada para manufatura. O objetivo é dividir a manta em partes para que:

Possam ser cortadas por rolos têxteis de comprimento padrão sem desperdiçar o material.

Possam ser encaixadas juntas para elegantemente formar uma dupla curvatura estabelecida.

Possam conceder direções da trama e posicionamento das emendas corretas na relação de pré-tensão.

As dimensões devem ser precisas, e também as tolerâncias nos pontos críticos.

4.1. Manutenção e Limpeza

Tendas revestidas de PVC apanham sujeira e são evitadas em locais urbanizados e outras atmosferas com altas concentrações de sujeira. Elas devem ser regularmente limpas para evitar perda de translucidez e aparência não atrativa (entretanto, superfícies finas de acabamento podem aliviar o problema). Mas quanto mais são limpas, mais elas se fragilizam pelo contato com sabões, detergentes e óleos. Deve-se garantir que a limpeza seja feita exatamente como as instruções do fabricante, usando leves escovas, água e detergentes suaves. Novas demãos de laca e impermeabilizantes podem ser feitas ao longo do tempo, sempre após a lavagem.

Nas tendas revestidas de PTFE, as partículas de sujeira praticamente não se fixam devido as suas propriedades e, além disso, são transportadas pela água da chuva. A fibra de vidro revestida de PTFE não mostra tendência para descolorar com o tempo e tornar-se branca. A limpeza é então menos importante que com as membranas de PVC revestidas. Em estruturas permanentes de ambos tipos de revestimento o acesso à limpeza deveria ser considerado na etapa projetual.

4.2. Reparos

Pequenas rupturas ou danos podem ser geralmente reparados no local. Grandes rasgos devem ser comunicados ao fabricante, que deve remover a cobertura para o reparo. Fabricantes e instaladores de reputação oferecem uma manutenção e uma limpeza manual para estruturas permanentes.

4.3. Re-tensionamento

O fabricante deve retornar a estrutura seis meses após a montagem para testar se um re-tensionamento é necessário. Não é esperado que adicionais re-tensionamentos sejam necessários, especialmente para mantas de fibra de vidro.

4.4. Inspeção dos Cabos

Cabos em situações externas estão sujeitos a corrosão e devem ser regularmente inspecionados, particularmente onde eles possuem encaixes como forquilhas, olhais, especialmente se apresentam forros plásticos, como as caixas, que ocultam o que está acontecendo no seu interior.

Fonte:

Arquiteta Giselly Marchese Bianchi