Grandes Vãos - Turma N6A

Grupo 6 - Componentes:

Andressa Cazotti – RA 20148681

Angela de Roma - RA 10101145

Ariella Piffer - RA 20131920

Flávia da Conceição – RA 20160392

Juliana Fernandes – RA 09103678

ARQUITETURA E URBANISMO - TURMA N6A

SISTEMAS ESTRUTURAIS - GRANDES VÃOS

PESQUISA ESTRUTURAS EM MEMBRANAS TENCIONADAS

PROFESSORA MARIA REGINA

Como funcionam as Membranas tencionadas e suas Aplicações em Tenso-Estruturas??

Estruturas tensionadas ou tenso-estruturas - Coberturas cujo elemento principal é a própria cobertura, que permanecendo sob constante estado de tracionamento, em oposição aos elementos metálicos comprimidos, promove o equilíbrio geral do sistema.

Diferentemente das coberturas normais em telhas metálicas, a tenso-estrutura tem no tecido que a forma, a intrínseca capacidade de resistência aos esforços externos, sua resistência é maior ou menor de acordo com a geometria assumida, sempre em dupla curvatura, e com o material do tecido da membrana.

Toma-se como exemplo o parabolóide hiperbólico (base retangular ou quadrada com dois vértices fixos em nível inferior e dois em pontos superiores), as fibras do tecido que convergem para os pontos superiores resistem caracteristicamente às cargas que agem de cima para baixo – pressões do vento ou peso da neve; enquanto que as fibras que convergem para os pontos inferiores resistirão aos esforços de baixo para cima – vento na sucção. Quanto maior a diferença de cota entre os dois níveis, maior a eficiência no combate a estas cargas.

Altamente indicada para grandes vãos, onde o peso próprio da estrutura é uma condicionante de projeto, as tenso-estruturas são projetadas de tal forma a manter a maior parte de seus elementos em estado de tração e gerar sistemas estáveis a carregamentos ascendentes como a ação de vento.

Estruturas tensionadas podem ser utilizadas para a construção de coberturas isoladas, em edificações projetadas ou já existentes, para proteção contra intempéries, para integrar um projeto paisagístico, etc. Diferem de outros materiais construtivos pela flexibilidade de pré-fabricação.

A geometria da estrutura tensionada pode ser utilizada numa infinidade de variações e combinações para a produção de uma arquitetura com contornos e formas surpreendentes. Durante o dia, o sol proporciona uma iluminação interior difusa, sem revelar transparência quando vista de fora. À noite, a iluminação interna faz com que a lona pareça acesa, como se fosse um “Back Light”, fazendo saltar aos olhos a beleza de suas formas externas.

O projeto de uma estrutura tensionada difere do projeto de uma construção convencional. É seguramente um tipo construtivo em que a engenharia e arquitetura só conseguem andar de mãos dadas.

A geometria é estabilizada através da geração de formas (form-finding), técnica que assegura o equilíbrio estático. As análises de esforços levam em conta técnicas ligadas a simulação de grandes deformações em cascas e redes de cabos multidirecionais, para que o cálculo estrutural verifique e dimensione corretamente a resistência, composição e revestimentos da membrana, cabos, mastros e acessórios.

O formato de uma estrutura tensionada não pode ser definido com precisão antes de uma análise espacial. Primeiramente, estabiliza-se uma forma em seu equilíbrio natural, que nada mais é do que a configuração geométrica que mantém em equilíbrio as tensões no material. Esta seria a forma fisicamente passível de existência em um sistema governado unicamente por esforços de tração.

A quantidade de catenárias nos contornos de uma estrutura tensionada podem produzir formas de extrema sutileza “clean”, ou complexas e “intrigantes”. A membrana tensionada pode interagir com os mais variados materiais (madeira, metal, e até ar), em diferentes esquemas estruturais e várias formas.

Existem várias membranas em uso para cobertura na construção civil, que utilizam como substrato Poliéster, Fibra de Vidro, Kevlar® (fibra de carbono) e Nylon.Para durabilidade, segurança, estética e revestimento os mais utilizados são:

· Cloreto polivinílico (PVC);

· Politetrafluoretileno (PTFE);

· Teflon® (PVDF)- decafluoreto de polivinil;

· Silicone.

Cada produto tem sua indicação diferenciada, devido às características da obra, sendo que os tecidos revestidos mais utilizados na construção civil são:

· Poliester revestido com PVC ou PVDF: Por ser um produto flexível e de fácil manuseio são usados em estruturas infláveis e pneumáticas, bem como em estruturas retráteis.

· Fibra de vidro revestida PTFE: Devido a excelente qualidade e por ser totalmente incombustível,passou a ser utilizado para cobertura de edificações onde a segurança é muito rigorosa, como por exemplo no caso de aeroportos.

· Filme ETFE: Esse produto não é um tecido, mas uma película, também chamada de filme. Com a durabilidade de mais de 20 anos, os filmes de ETFE ( Etileno Tetrafluoretileno) são utilizados em obras que requerem grande transparência.

Paraboloide Hiperbólico: Estádio Olímpico de Munique - Munique/Alemanha

A superfície que é tensionada e continua, está sujeita a um sistema estrutural hierárquico que desenvolve uma serie de volumes pelo terreno.

A partir de uma sequência de mastros a membrana das coberturas é suspensa, o que permite que as curvas, que foram dramaticamente onduladas da superfície, flutuem de forma dinâmica pelo local, diversificando as características de cada seção, forma e escala.

Lateralmente são estabilizadas as grandes coberturas, através de uma rede de cabos menores que se conectam com um cabo de aço maior, alongando sobre a extensão em bases de concreto em cada ponta.

A membrana cobre os edifícios, mas além disso, há uma sequência de volumes cobertos por superfícies suspensas usados como espaços flexíveis para estandes e outros eventos.

Com sua paisagem e lugar extenso, os mínimos componentes estruturais trabalham de modo a criar dinâmicas superfícies emanado por múltiplas conexões tensionadas, o que resulta em uma malha ondulada.

A membrana tensionada é revestida de painéis de acrílico.

Tendas: Jardim Botânico - Cornualha/Inglaterra - Projeto Éden

O projeto Éden é composto por estufas, sendo duas futurísticas, chamadas “biomas” que tem como função reproduzir o clima de regiões mais quentes sendo uma quente e úmida e a outra quente e seca.

Esses biomas internos são cúpulas formadas por uma estrutura de tubos de aço galvanizado de diferentes tamanhos. Esses tubos são de uma resistência elevada e forma uma sucessão de pentágonos, hexágonos e triângulos de vários tamanhos ligados, criando uma esfera coberta com painéis de ETFE.

Sua estabilidade estrutural é garantida pela intercessão das cúpulas, que são ancorados e reforçados pelas fundações no perímetro do concreto.

Entre cada camada existe um espaço aéreo inflado como um travesseiro proporcionando um efeito de vitrificação triplo.

Usando esse material mais leve ao invés de vidro, perdeu a necessidade de coluna interna para suportar a estrutura.

Os sinuosos contornos, são seguidos pelas fundações que servem de apoio ás estruturas leves de aço tubular das abóbodas geodésicas que estão interligadas por arcos.