Viga Vagão

ARQUITETURA E URBANISMO - TURMA N6A

SISTEMAS ESTRUTURAIS - GRANDES VÃOS

Pesquisa de Estruturas – Viga Vagão

Professora Maria Regina

Grupo: 06

Componentes:

Andressa Cazotti

Angela de Roma

Ariella Piffer

Flávia da Conceição

Juliana Fernandes

Pedro Galdiosi

Como funcionam as vigas vagão?

Viga vagão é o nome dado a um sistema composto por barra horizontal, montantes e cabos. Seu princípio é vencer um vão através de cabos.

Esse nome deve-se ao fato de que esse tipo de viga serviu durante muito tempo como elemento estrutural de sustentação de vagões de trens. Nesse caso o empuxo horizontal que todo cabo aplica aos apoios é absorvido pela própria viga, resultando em apenas cargas verticais nos apoios.

Nos anos 70, com a tendência da arquitetura high-tech, a viga vagão passou a ser mais utilizada, pois possuía um visual futurista e deixava os elementos técnicos da edificação expostos incluindo estruturas metálicas e elementos tensionados como o próprio cabo que é de composição dessa viga.

Ela pode ser confundida por vigas treliçadas, mas as peças diagonais dispostas junto aos montantes é o que as diferencia, pois na viga vagão não há tais peças. Também podem ser chamadas de estruturas vagonadas.

O sistema é constituído por uma viga principal com seção retangular, barras e um ou dois montantes vinculados a tirantes fixados nas extremidades da peça, passando pela parte inferior dos montantes, é uma opção para uso em sustentação de fôrmas para concreto e redução de esforços e deformações associados à flexão. Resulta em um sistema leve, de fácil manuseio, boa rigidez e de boa capacidade mecânica.

A viga vagão pode ter um ou mais montantes; conforme aumenta o número de montantes, varia a forma do cabo. Com um único montante a forma do cabo é triangular, com dois é um trapézio, tendendo no limite à forma de uma parábola.

Tipos básicos de viga vagão: com um e dois montantes. Fonte: Gesualdo e Lima (2004)

http://www.ppgec.feciv.ufu.br/

Seu sistema funciona com os montantes que apoiam a viga, essa viga se comporta como uma viga contínua com apoios, que faz com que diminua o vão a ser vencido permitindo a esta viga menores dimensões. Os montantes estão apoiados nesse cabo de aço, que sustenta o sistema.

No caso da viga vagão, a própria viga absorve o empuxo horizontal provocado pelos cabos, o que resulta cargas verticais nos apoios. Por esse motivo esta deve ser feita de um material resistente à compressão, podendo ser de concreto, madeira ou o próprio aço.

Se comparada a uma viga convencional a viga vagão supre com mais eficácia as necessidades de absorção de forças de tração e compressão que é solicitada e reduz os momentos fletores.

São sistemas estruturais bastante versáteis e com várias vantagens quando aplicados em obras de arquitetura e engenharia, como viabilidade econômica, apelo estético e possibilidade de vencer maiores vãos comparando com estruturas convencionais.

Seguem alguns exemplos:

1-) Nova sede da SEBRAE - DF - Brasília / Brasil

O projeto é de autoria de Alvaro Puntoni, João Sodré e Jonathan Davies, do Grupo SP, e Luciano Margotto, da República Arquitetura, este projeto arquitetônico da nova sede nacional do Serviço de Apoio às Micro e Pequenas Empresas (SEBRAE), tem como objetivo a espacialidade interna, a flexibilidade para a organização dos escritórios e conseguir a integração entre a paisagem natural e a construção.

Com 25 mil m², distribuídos em seis pavimentos e dois subsolos, a edificação se destaca pelo grande vazio do pátio interno, onde se concentram as atividades públicas.

Um dos diferenciais do projeto foi a implantação de dois térreos, no primeiro optou-se por criar um plano abaixo do nível da soleira deste pátio, integrando-o verticalmente ao nível dos acessos onde integram com varandas abertas a paisagem da cidade e do lago; No segundo encontra-se o espaço de formação e treinamento, salas multiuso, auditório, biblioteca e a cafeteria. O espaço livre que circunscreve os térreos também serve à entrada de iluminação e ventilação naturais, além da umidificação do ar, reforçado pela presença dos espelhos d’água, propícios à aridez da capital federal.

Foram utilizadas 550 toneladas de aço de maior resistência à corrosão. A estrutura do pavimento de escritórios foi feita com duas treliças longitudinais espaçadas 18 m entre si, e apoiadas em pórticos transversais com modulação de 7,5 m. Estas treliças, vinculadas às empenas laterais, são apoiadas a cada 15 m, em pilares de concreto, que saem dos níveis inferiores. Foram instalados brises na fachada em painéis de chapas perfuradas, que protegem as superfícies de vidro e permitem a visualização da paisagem.

A cobertura do pátio, foi construída com duas vigas-vagão e vigamento secundário. As primeiras têm 3,6 m de altura e vencem o vão principal de 36 m de comprimento.

2-) Centro de Distribuição da Renault - Swindon, Reino Unido

O Centro Renault tem sido descrito como a práticas estrutura mais brincalhão.

No entanto o seu desenvolvimento se deve muito a anteriores esquemas, talvez, mais reticentes para clientes como controles Reliance e Fred Olsen, que queriam prédios flexíveis para horários apertados.

O Centro foi feito como o principal centro de distribuição do fabricante da Renault no Reino Unido. Além de armazenagem, que inclui uma sala de exposições, escola de formação, oficinas , escritórios e um restaurante pessoal, conta com um bom design estrutural que permitiu aos planejadores locais um aumentou o seu desenvolvimento local entre 50-67 por cento , permitindo uma área de 25.000 metros quadrados.

O edifício está alojado dentro de uma única forma apoiado por mastros tubulares coloridos e vigas de aço em arco, formando uma silhueta marcante dentro da sua paisagem envolvente.

O sistema estrutural que se repete para formar este contorno externo é baseada em torno de 24 por 24 metros de uma baía muito maior do que o habitual módulo de planeamento desenvolvido de modo a maximizar a flexibilidade de planeamento dos espaços internos. Esta extensão horizontal expansiva é combinada com uma altura livre interna de 7,5 metros, permitindo que o Centro acomode uma gama de utilizações do armazém industrial.

Envolto por uma cobertura contínua de membrana de PVC perfurado por painéis de vidro em cada mastro, a construção é também um passo em uma extremidade.

3-) Centro de Arte e Educação de Guarulhos - Guarulhos - São Paulo / Brasil

O projeto é do escritório Biselli e Katchborian, em parceria com a prefeitura do município de Guarulhos, com 16.000m² de área construida, onde a cobertura ventilada e leve estruturada sobre vigas vagões atrai as atenções. Em seus 250m, abriga uma praça linear, as quadras e as salas recebem com cor e dinamismo usuários ávidos por lazer, esporte e cultura.

A arquitetura foi determinada pelas características do terreno estreito e comprido, de 30.780m², a solução adotada foi implantar a escola acompanhando o desenho do lote, em uma configuração linear na qual se destaca a grande cobertura metálica de 250 m de comprimento e 30 m de largura.

A cobertura é dotada de sistema de sheds que fornecem iluminação ao espaço interno e composta por telhas metálicas de aço tipo painel com isolamento térmico e acústico, apoiadas a cada 6m em vigas-vagão metálicas com mão-francesa, tendo 20m de vão e 5m de balanço em ambos os lados. Estas telhas fazem também o fechamento dos espaços laterais entre a cobertura metálica e os blocos dos diferentes setores, executados em alvenaria e concreto moldado in loco. As janelas das salas de aula voltadas para a face oeste receberam proteção com brises de alumínio instalados nos locais onde não há fechamento em U-Glass.

Na entrada da escola, ao sul, a cobertura se prolonga em um balanço de 18m, com função de marquise, fazendo o sombreamento para a praça de acesso. Na outra extremidade, há um fechamento com parede inclinada a 45° onde está a quadra poliesportiva coberta.

No piso térreo da face oeste estão biblioteca, administração e restaurante, no pavimento superior fica o mezanino da biblioteca e as salas de aula. Na face estão as salas multiuso, ginástica olímpica, dança e auditórios, todos com pé-direito duplo e dotados de mezanino. Esses espaços são articulados por um vazio central com pé-direito de 11m que culmina na área reservada à quadra poliesportiva, onde o pé-direito aumenta para 15m.

4-) Casa Grelha - Serra da Mantiqueira SP Brasil

Projeto construído pelo grupo Forte, Gimenes & Marcondes Ferraz Arquitetos, em um terreno de 22 alqueires, onde apenas uma área de 65mil m2 não é coberta pela exuberante mata virgem, de proteção permanente, esta área de topografia bastante acidentada, afloram grandes pedras cercadas de araucárias, escolheu-se um pequeno vale protegido dos ventos e próximo à mata que é o encontro dos trajetos naturais do pedestre.

Uma grelha estrutural em madeira, com módulos de 5,5x5,5x3m é suspensa sobre esse núcleo de acessos, conectando os caminhos existentes e criando novos. Assim, atravessa-se a estrutura-ponte é atravessada de três formas: por cima (pelo teto-jardim que é uma continuidade do terreno), por baixo (através de um jardim com espelho d’água e pedras naturais) e pelo meio da casa (através de uma circulação externa coberta). A grelha possui módulos ora ocupados por ambientes fechados, ora totalmente vazados, permitindo que árvores do jardim inferior atravessem a estrutura.

A grelha de madeira está apoiada em um conjunto de pilares de concreto e está engastada no morro em duas laterais, quase como se brotasse do solo. Nesse ponto de contato o terreno é desenhado por grandes muros de gravidade executados com pedras retiradas do próprio local. Para evitar um número excessivo de pilares nos 2000m², foi utilizado grandes vigas vagão a cada dois módulos, executadas em aço corten e com 11m de comprimento cada. Estas vigas, juntamente com o paisagismo, formam um conjunto importante desta obra.

Sobre o morro mais alto, de onde se tem a vista mais generosa do horizonte montanhoso, foi projetado o pavilhão de lazer, dividido em dois blocos com a mesma modulação da residência principal. O mesmo se apóia em vigas metálicas de aço corten na forma de asa, que permitem balanços de 100% do vão, nas bordas do morro. O pavilhão de lazer e o bloco da residência, que têm a mesma grelha estrutural.

Outros 3 pavilhões de serviço com garagens, casa de caseiro, quartos de empregada, vestiários, depósitos etc. são construções pavilhonares com o mesmo módulo de 5,5x5,5m, mas com estrutura de pedra. Grandes empenas paralelas de pedra fincam-se no solo e suspendem as lajes.