Voltemos à primeira aula de estrutura e a classificação dos esforços estruturais. Na maioria das estruturas, sejam elas naturais ou criadas pelo homem, primordialmente são as forças de compressão as que mais atuam. Tratam-se dos esforços empreendidos com cargas iguais e opostas, aplicadas na direção interna à superfície, tendendo a um encurtamento da peça em uma direção, ou comprimindo-a, como o nome diz. Não é difícil encontrar exemplos disso: por exemplo, uma parede de pedra ou um tronco de madeira resistem ao peso de uma cobertura através dos esforços internos de compressão, inerentes de cada material. Esforços de tração, por outro lado, tendem a alongar a peça no sentido da reta de ação da força aplicada. O aço é um material com boa resistência à tração, por exemplo. Ele é utilizado no concreto armado justamente nas partes onde a peça é tracionada. Mas também é possível que uma estrutura somente apresente peças tracionadas. É o caso das estruturas de membrana, tensionadas, ou tenso-estruturas, que consistem no uso de superfícies tracionadas por conta da ação de cabos ou cordas e cabe aos mastros absorverem os esforços de compressão.
Segunda a definição de Robert Cartes, “Estruturas tensionadas são formas anticlásticas, caracterizadas por membranas flexíveis de tecido que são suportadas por cabos, uma estrutura de aço estrutural e fundações.” Os primeiros exemplos remontam a arquiteturas muito rudimentares de nossos antepassados, com peles de animais esticadas para criar abrigo. Como este artigo aponta, a história das tendas evidencia a engenhosidade e adaptação dos humanos, com exemplos como as tendas "Tipi" dos povos originários americanos ou as Tendas Pretas dos beduínos, construídas com os recursos e conhecimentos locais. Há muitos exemplos na história, de simples tendas a grandes locais de espetáculos para circos, inclusive com pesquisas apontando seu uso no Coliseu de Roma, para proteger o público das chuvas.
No entanto, a tecnologia deu um salto durante o século XX, com grandes contribuições do arquiteto Frei Otto, fascinado pela experimentação e que já aplicava os conceitos da sustentabilidade muito antes de este termo vir à tona. Segundo uma retrospectiva da carreira do alemão, produzida pelo MoMa, “Convocado pela Força Aérea Alemã, serviu como piloto durante a Segunda Guerra Mundial. Em um campo de prisão em Chartres, ele foi encarregado de uma equipe de reconstrução para tentar reparar pontes e edifícios sem materiais de construção. Sua ingenuidade levou Frei Otto a soluções estruturais que, ele descobriu mais tarde como estudante, não eram práticas comuns de engenharia, mas genuínas inovações.” Otto desenvolveu experimentações extensas sobre as estruturas tensionadas e concretizou obras importantes e imponentes, como o Estádio de Munique. “A teoria de estruturas mínimas de Frei Otto tem sido resumida como uma tentativa de alcançar, através da máxima eficiência de estrutura e materiais, uma utilização ideal da energia de construção disponível. Como consequência, ele vê o arquiteto menos como designer do que como gerente dessa energia, que é a soma total de material e trabalho envolvido na construção.”
Outro nome importante para o tema foi o também alemão Horst Berger, que desenvolveu os cálculos matemáticos que permitiram que esse processo fosse traduzido na estrutura de construção. Berger tem obras importantes no currículo, como o Haj Terminal em Jeddah, na Arábia Saudita, completado em 1981 e o Great Hall at Denver International Airport (1994).
Tratando-se de estruturas extremamente sóbrias, com pouquíssimos elementos, juntamente aos cabos e armações feitas normalmente de aço, há algumas possibilidades de materiais para as membranas, que permanecem em constante desenvolvimento para aumentar a durabilidade, a facilidade de manutenção e a capacidade de resistir a mais esforços. Para exteriores, os mais utilizados atualmente são os chamados “Structural coated fabric”, que consistem em uma malha interna revestida por filmes protetores que conferirão impermeabilização, resistência ao fogo e as cores do tecido. Os materiais mais comuns são os seguintes:
Cloreto polivinílico (PVC)
Possivelmente seja este o mais utilizado. Segundo uma comparação desenvolvida por ArchitenLandrell. O PVC possui boa resistência, capacidade de manutenção e um custo mais acessível, se comparado às outras opções. No entanto, é o que menos permite a transmissão de luz do exterior para o interior.
Politetrafluoretileno (PTFE)
O PTFE, um plástico de polímero de etileno, é bastante resistente e durável. No entanto, é a opção mais cara e que não admite ser desmontado e remontado. Por resistir bem ao raios ultravioletas, é bastante utilizado em climas extremos, como o deserto ou em locais muito frios.
Silicone
Quando o projeto requer um maior grau de translucidez, este é o material mais indicado. Suas características funcionais assemelham-se ao PTFE, com uma vida útil de cerca de 35 anos e boa resistência aos raios ultravioleta.
ETFE
O ETFE (Etileno tetrafluoroetileno) é um plástico à base de flúor. Este material tem sido muito utilizado desde a década de 70, e permite quase total transparência. Muito utilizado em estufas, fachadas, piscinas, jardins zoológicos, entre outros usos, tem uma boa resistência ao fogo e pode ser facilmente reciclado no fim da vida útil.
Além disso, há pesquisas para incorporar novas funcionalidades e melhorar a eficiência destas membranas. incorporar células fotovoltaicas aos tecidos, integrar a iluminação artificial às membranas e melhorar ainda mais as qualidades térmicas e acústicas para que seu uso possa ser mais massificado e cumprir aos requisitos cada vez mais exigentes.
Veja nesta pasta do My ArchDaily diversos exemplos de arquiteturas com estruturas tensionadas.
