Arco Romano 61

Outro dispostivo desenvolvido é o Arco Romano, que simula em miniatura um arco romano composto por aduelas. O arco romano consiste de uma estrutura com formato semi-circular, pois o círculo estava associado à forma perfeito e simbolizava a espiritualidade (SINOPOLI, 1998).

Apesar de não terem sido criados pelo povo romano, os arcos foram difundidos e aperfeiçoados graças a eles (CARTWRIGHT, 2013). A Figura 4.13 mostra os primeiros tipos de arco desenvolvidos, sendo o primitivo o mais simples deles. Os altos níveis de tração na região inferior da viga, associadas às baixas resistências a esse tipo esforço nas pedras (principal material de construção da antiguidade), fez com que os arcos primitivos não se adequassem a grandes vãos. Por outro lado, o arco romano trabalha majoritariamente com as peças sob esforços de compressão, conforme será visto adiante.

Figura 4.13 – Diferentes tipos de arcos. Fonte: Adaptado de Pinterest.

A tecnologia construtiva dos romanos possui mais de 2000 anos, tal como o Aqueduto de Segóvia, na Espanha, construído perto do ano 50 A.D. (ver Figura 4.14) e que possui mais de 15 km de extensão desde o Rio Friso até a cidade de Segóvia (WIKIPEDIA, 2016).

Figura 4.14 – Aqueduto de Segóvia, Espanha. Fonte: (FRAMEPOOL, 2007).

O processo construtivo consiste da justaposição de pedras entalhadas e escoradas sem o uso de argamassas, iniciando-se pela base e chegando-se até a última peça central, chamada de chave, ou aduela de cumeeira (Figura 4.15). Após o posicionamento da última peça, é retirado o escoramento. O escoramento (também chamado de cimbramento) pode ser feito por estrutura em madeira, aço, ou mesmo solo pode ser usado. Esse método de construção permitiu aos romanos construir estruturas com longos vãos, pois faz com que as aduelas trabalhem, sobretudo sob esforços de compressão devido à sua justaposição.

Figura 4.15 – Desenho esquemátio da distribuição de forças em arco romano. Fonte: Adaptado de (TRAVELS WITH NANCY, 2016).

O modelo desenvolvido simula alguns dos conceitos usados pelos romanos. Composto por peças (4 aduelas, 2 bases e uma aduela de cumeeira) de PLA, criadas na impressora 3D, possui 290 mm de comprimento por 180 mm de altura, tendo as peças 20 mm de largura, conforme Figura 4.16. As ancoragens possuem dois ganchos possibilitanto a simulação do comportamento de arcos atirantados. Outra possibilidade é a colocação de pesos (ancoragens) nas laterais dos suportes.

Figura 4.16 – Dimensões (“mm”) do Arco Romano. Fonte: O autor (2016).

O Arco Romano busca atingir os seguintes objetivos:

o Visualização e entendimento qualitativo do comportamento estrutural de arcos planos;

o Entendimento do processo construtivo e escoramento dos arcos romanos na antiguidade;

o A importância dos esforços horizontais nos apoios dos arcos; o Absorção dos empuxos por blocos de ancoragem e tirantes.

Inicialmente o kit possuia 660 mm de comprimento (ver Figura 4.17), porém esta opção não apresentou resultados satisfatórios devido à instabilidade no plano lateral, pois as peças possuiam pouca massa e pouca largura com relação às dimensões totais do arco. Portanto, as aduelas tiveram a esbeltez reduzida, mas

com aumento de seção de material comparativamente, especialmente a peça “chave”, para garantir a compressão das aduelas.

Figura 4.17 – Opção Arco Romano descartada. Fonte: O autor (2016).

O kit completo contém cinco diferentes peças, somando ao todo oito peças, conforme Figura 4.18, Figura 4.19 e Tabela 4.1.

Figura 4.18 – Componentes do Arco Romano. Fonte: O autor (2016).

Figura 4.19 – Vista 3D do Arco Romano. Fonte: O autor (2016).

Tabela 4.1 – Lista de componentes do Arco Romano.

Item Descrição Volume (cm3_{) Quantidade por kit}

01 Suporte com alça 45,14 (x2)

02 Escoramento 36,17 (x1)

03 Aduela 01 14,02 (x2)

04 Aduela 02 14,47 (x2)

05 Aduela 03 (“chave”) 25,56 (x1)

Com relação ao modelo, a aduela que conecta a base é encaixada (ver Figura 4.20).

Figura 4.20 – Detalhe da conexão da base (dimensões em “mm”). Fonte: O autor (2016).

Adicionalmente às peças 3D, foi também desenvolvida uma peça que tenta simular um tirante: um fio de nylon de aproximadamente 25 cm amarrado à dois anzóis (sem as pontas, por segurança). Os cabos e tirantes são elementos que trabalham sob esforços de tração. As peças impressas podem ser vistas na Figura 4.21.

Figura 4.21 – Arco Romano – peças. Fonte: O autor (2016).

A foto do arco montado pode ser visto na Figura 4.22.

Figura 4.22 – Arco Romano. Kit completo. Fonte: O autor (2016).

Os passos para construção do arco são apresentados a seguir:

o Passo 1: Espace os suportes, deixando um espaçamento entre eles de aproximadamente 25 cm. Prenda o tirante, deixando a alça presa de cima para baixo. Posicione o escoramento, empurrando sutilmente o tirante para trás, com a aba do cimbramento voltada para frente (Figura 4.23).

Figura 4.23 – Arco Romano. Montagem. Passo 1. Fonte: O autor (2016).

o Passo 2: Posicione as duas primeiras aduelas. As aduelas da extremidade possuem uma chave para encaixe nos suportes (Figura 4.24).

Figura 4.24 – Arco Romano. Montagem. Passo 2. Fonte: O autor (2016).

o Passo 3: Posicione as aduelas intermediárias. Notar qual a direção correta da peça (ver indicação na peça) (Figura 4.25).

. Figura 4.25 – Arco Romano. Montagem. Passo 3.

Fonte: O autor (2016).

o Passo 4: Encaixe a última aduela - peça chave (Figura 4.26).

Figura 4.26 – Arco Romano. Montagem. Passo 4. Fonte: O autor (2016).

o Passo 5: Retire sutilmente o escoramento de modo que, caso ainda haja algum atrito entre a aduela e o escoramento, não cause instabilidade nas peças (Figura 4.27).

Figura 4.27 – Arco Romano. Montagem. Passo 5.

Fonte: O autor (2016).

O esquema de distribuição de forças no arco pode ser visto na Figura 4.28. A condição de equilíbrio do arco pode ser expressa pela seguinte equação:

(Fatrito + Ftirante) ≥ Fempuxo (1)

Figura 4.28 – Arco Romano. Esquema de forças. Fonte: O autor (2016).

Sugere-se ainda repetição dos passos sem o tirante – é possível ver que os suportes deslocam horizontalmente devido ao peso das aduelas (ver Figura 4.29).

Figura 4.29 – Arco Romano sem tirante. Montagem. Fonte: O autor (2016).

O esquema de distribuição de forças no arco sem tirante pode ser visto na Figura 4.30. A condição de instabilidade (ver Figura 4.31) do arco pode ser expressa pela seguinte equação:

Fempuxo > Fatrito

(2)

Figura 4.30 – Arco Romano sem tirante. Esquema de forças. Fonte: O autor (2016).

Figura 4.31 – Arco Romano sem tirante. Retirada do escoramento e queda das aduelas.

Fonte: O autor (2016).

A importância dos tirantes na recuperação de estruturas arqueadas pode ser vista pelo esquema da Figura 4.32.

Figura 4.32 – Importância dos tirantes em arcos. Fonte: (EDX, 2014).

De maneira complementar, é apresentado um roteiro de aula para referência que pode ser usado de maneira independente para uso em sala, ver ANEXO 17 – ATIVIDADE DE ARCO ROMANO