Historicamente inspirada pelos primeiros abrigos concebidos pelo Homem – as tendas, a exemplo das black tents, desenvolvidas utilizando couro de camelo pelos nômades do deserto do Saara, Arábia Saudita e Irã, e ainda, as barracas das tribos nativas americanas, pela possibilidade de transporte, as estruturas tensionadas oferecem uma gama de pontos positivos se comparadas a outros modelos estruturais.
Tensoestrutura é o termo usualmente empregado às estruturas que utilizam membranas trabalhando junto a cabos de aço na construção de coberturas, cujas principais características detêm-se na trabalhabilidade dos esforços de tração, pré-fabricação, grandes vãos e maleabilidade formal. Este tipo estrutural permite menor quantidade material, graças à utilização de lonas com espessuras delgadas, que quando esticadas por meio da utilização de cabos de aço, criam superfícies capazes de vencer os esforços dominantes – tração, que pela leveza e espessura, não trabalham os esforços de flexão e compressão.
Predominantemente utilizadas em coberturas de centros esportivos, de espetáculos, arenas culturais e comerciais, construções industriais e agroindustriais, são baseadas nos antigos sistemas empregados às coberturas do império romano, que se apropriavam de tecidos em linho com grandes dimensões junto a cordas de cânhamo cobrindo os estádios, como é o caso do Coliseu romano, por exemplo. No entanto, do período histórico romano até meados do século XX, em decorrência da baixa demanda, usabilidade e carência por manufaturas (cabos, lonas e conexões) capazes de resistir aos esforços predominantes, denota-se poucos avanços tecnológicos, que somente após a Revolução Industrial e desencadeamento da era fordista, permitiu desenvolvimento capaz de atender às necessidades intrínsecas do sistema construtivo. O baixo custo propiciado pela produção em massa e demanda por sistemas desmontáveis capazes de adaptarem-se aos mais variados terrenos com grandes vãos, como as tendas circenses, por exemplo, incentivou o desenvolvimento da técnica.
Vale pontuar que nos modelos anteriores a instabilidade acarretada pela aplicação de cabos entrelaçados e coberturas muito leves, convergindo em deficiências estruturais, foi solucionada a partir da metade do século passado graças a um sistema de cabos de aço com um conjunto de fios metálicos trançados e membranas de fibra com alto grau de resistência junto a camadas de revestimentos impermeabilizantes, conferindo proteção aos raios ultravioletas, fungos, não propagação de chamas, maior ou menor translucidez e refletividade. Em relação aos esforços, também permitem vencer forças intrínsecas próprias e ainda agentes externos, como contraventamento e chuvas.
Tal progresso só foi permitido graças aos estudos físico-estruturais iniciados pelo arquiteto e engenheiro alemão Frei Otto, que a partir da década de 1950, constituiu os primeiros estudos científicos e as primeiras obras de coberturas usando elementos tensionados (cabo de aço) junto às membranas.
Enquanto estudante, Otto visitou o escritório de Fred Severud, onde tomou contato com o projeto da Arena de Raleigh, na Carolina do Norte, impressionando-se com a estética arrojada e conforto propício. De volta à Alemanha, começou a explorar modelos físicos em escala reduzida, gerando empiricamente uma série de superfícies, a priori por meio de correntes, cabos tracionados e membranas elásticas.
Expoente no uso de coberturas tensionadas desenvolveu o primeiro projeto de grande escala apropriando-se do sistema, que posteriormente viabilizou projetos a estádios olímpicos, clubes, zoológico, instituições e pavilhões. Em 1957 fundou o Centro de Desenvolvimento de Construções Leves em Berlim. Sete anos depois, em 1964 criou o Instituto de Estruturas Leves em Berlim na Universidade de Stuttgart, na Alemanha.
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Autor de notáveis projetos passados por experimentos e refinamento técnico, como é o caso o Pavilhão Alemão para a Expo de 1967, em Montreal, e o Estádio Olímpico de Munique, em 1972, o arquiteto é reconhecido pelo intenso trabalho em pesquisas, homenageado com a RIBA Royal Gold Medal em 2006 e vencedor do Prêmio Pritzker em 2015. Frei Otto ainda é responsável pelo primeiro livro integralmente sobre as estruturas tensionadas – “Das Hangende Dach” (1958) e intensificou a ideia de racionalidade material reinventada, pré-fabricação, flexibilidade e luminosidade sobre o espaço interno, e ainda, sustentabilidade, mesmo quando o termo ainda não era empregado na Arquitetura.
Há três diferentes classificações principais no sistema construtivo: estruturas tensionadas por membrana, tensionadas por malha e pneumáticas. O primeiro caso diz respeito à forma assumida pela membrana trabalhada junto ao cabo, permitindo distribuição dos esforços de tração pela própria forma, enquanto que no segundo caso, condiz à malha estrutural auxiliando nos esforços intrínsecos, transmitindo-os a elementos separados, como por exemplo, laminas de vidro ou madeira. Já no terceiro caso, uma membrana de proteção é sustentada por meio da pressão do ar.
Estruturalmente, o sistema é formalizado pela combinação de três elementos: membranas – tecido ou PTFE, estruturas metálicas – mastros e masteletes, e cabos de borda.
As membranas em fibras de poliéster revestido de PVC têm maior facilidade na produção em fabrica e instalação in loco; apresentam menor custo; média durabilidade – em torno de 10 anos; e o PCV é colocado em forma de pasta sobre a superfície. Já a membrana em fibra de vidro revestido com polímero à base de flúor (PTFE), dispõe de durabilidade superior – em torno de 30 anos; maior resistência às intempéries (sol, chuva e ventos); porém, requer mão-de-obra especializada.
Entre os inúmeros revestimentos que a compõe há revestimentos superior, preliminar e principal, camada de adesão, tecido base, revestimento principal e por fim, outra camada de revestimento superior.
Ainda ao sistema, há dois tipos de apoios: direto e indireto. Os apoios diretos são aqueles em que a construção é disposta direto sobre a estrutura, enquanto que o segundo caso é aquele disposto a partir de um ponto elevado (mastro).
Os cabos, responsáveis pela distribuição dos esforços tracionados e ainda enrijecimento da lona, apresentam duas diferentes nomenclaturas de acordo com a ação a qual é exposto: sustentante e estabilizante. Ambos os cabos são cruzados ortogonalmente, garantindo o enrijecimento em duas direções e evitando deformações. Os cabos sustentantes são aqueles que recebem diretamente as cargas externas, fixados nos pontos mais altos. Já os casos estabilizantes são responsáveis por enrijecer o cabo sustentante e dispõe-se nos pontos mais baixos, cruzando ortogonalmente os sustentantes. Contudo, por uma questão de espaço, pode-se evitar que o cabo estabilizante tenha seu ponto de fixação junto ao solo, gerando um cabo periférico de fixação.
Pela associação dos cabos, algumas nomenclaturas são geradas de acordo com o posicionamento: Crista cabos estabilizantes do cabo superior); Vale (fixados inferiormente em outros cabos); e Radial (centro mais alto que as extremidades junto a cabos radiais estabilizados por cabos anelares). Os cabos de crista suportam as cargas gravitacionais e os cabos de vale suportam as cargas de sucção dos ventos.
Veja a seguir alguns projetos já publicados no Archdaily utilizando coberturas tensionadas:
Estádio Olímpico de Munique / Gunther Behnisch
Pavilhão Alemão da Expo 67 / Frei Otto e Rolf Gutbrod
Millennium Dome / Richard Rogers (RSHP)
Estação Denver Union / SOM
Pavilhão de São Cristóvão / Sérgio Bernardes
Cobertura do Estádio Maracanã / schlaich bergermann partner
Estádio Nacional de Brasília “Mané Garrincha” / Castro Mello Arquitetos
Referências
ARCOLINI, Tatiana; BARRADAS, Paula. Coberturas tensionadas são soluções eficientes e econômicas. Disponível em: <https://www.aecweb.com.br/cont/m/rev/coberturas-tensionadas-sao-solucoes-eficientes-e-economicas_7990_10_0>. Acesso em 24 Dez 2017.
Tensoestruturas: Cabos e Membranas. Disponível em: http://wwwo.metalica.com.br/tensoestruturas-cabos-e-membranas. Acesso em: 24 Dez 2017.
Tensoestruturas: Cobertura de Estruturas de Membrana Tensionada. Disponível em: <http://wwwo.metalica.com.br/tensoestrutura-cobertura-de-estruturas-de-membrana-tensionada>. Acesso em 24 Dez 2017.
