UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE – UPM
WLADIMIR CAPELO MAGALHÃES
O USO DO AÇO NO PROJETO ARQUITETÔNICO DAS ESTRUTURAS
APARENTES EM EDIFÍCIOS DE MÚLTIPLOS ANDARES.
UMA ANÁLISE A PARTIR DOS PROJETOS EM AÇO CONSTRUÍDOS
NOS ÚLTIMOS 20 ANOS EM SÃO PAULO.
WLADIMIR CAPELO MAGALHÃES
O USO DO AÇO NO PROJETO ARQUITETÔNICO DAS ESTRUTURAS
APARENTES EM EDIFÍCIOS DE MÚLTIPLOS ANDARES: Uma análise
a partir dos projetos em aço construídos nos últimos 20 anos em São
Paulo.
Dissertação apresentada ao curso de Mestrado Interinstitucional do Programa de Pós-Graduação em Arquitetura e Urbanismo da Universidade Presbiteriana Mackenzie com a Universidade de Fortaleza como quesito para obtenção do Título de Mestre em Arquitetura e Urbanismo.
Orientadora: Profa. Dra. Maria Augusta Justi Pisani
M188u Magalhães, Wladimir Capelo.
O uso do aço no projeto arquitetônico das estruturas aparente em edifícios de múltiplos andares: uma análise a partir dos projetos em aço construídos nos últimos 20 anos em São Paulo. – 2015.
195 f. : il. ; 30 cm.
Dissertação (Mestrado em Arquitetura e Urbanismo) – Universidade Presbiteriana Mackenzie, São Paulo, 2014.
Referências bibliográficas: f. 166-172.
1. Estruturas em aço. 2. Edifícios de múltiplos andares. 3. Construção idealizada. I. Título.
AGRADECIMENTOS
À família que me apoiou nessa jornada, compreendendo os diversos momentos que estive ausente das atividades familiares empenhado na realização desse projeto. Em especial a minha esposa que muitas vezes teve que se multiplicar para dar atenção aos meus dois filhos, Pedro e Bruno.
À professora Maria Augusta Justi Pisani, que me orientou e acompanhou no processo de feitura da pesquisa, apoiando todas as etapas do trabalho com sua experiência e visão sistêmica da pesquisa acadêmica.
Aos professores da Universidade Presbiteriana Mackenzie que ministraram as disciplinas do curso, colaborando diretamente no desenvolvimento e amadurecimento dos projetos de pesquisa.
Aos coordenadores, diretores e reitores das instituições que acreditaram e possibilitaram a realização do projeto do Mestrado Interinstitucional – MINTER, aprovado pela CAPES, e promovido pelo Programa de Arquitetura e Urbanismo da Universidade Presbiteriana Mackenzie (São Paulo) em parceria com a Universidade de Fortaleza (Ceará), IES Receptora.
À FUNCAP pelo apoio financeiro concedido.
Aos arquitetos Siegbert Zanettini, Francisco Petracco e Antônio Carvalho Neto, por concederem as entrevistas que foram essenciais para a interpretação das análises de suas obras.
RESUMO
O uso das estruturas metálicas como sistema construtivo nas edificações de múltiplos andares vem crescendo a cada ano no Brasil. Essa evolução, embora ainda lenta em comparação a outros países, se dá graças a uma série de características próprias do aço e do processo de fabricação e de produção das estruturas metálicas. Esse trabalho de pesquisa apresenta uma análise do uso das estruturas em aço no projeto de edifícios de múltiplos andares construídos em São Paulo nos últimos 20 anos, evidenciando como o emprego das estruturas metálicas foi essencial para resolver os problemas projetuais específicos de cada obra apresentada. Para isso, foi fundamental compreender como as estruturas metálicas evoluíram historicamente na construção civil desde o século XVIII, pois a partir desse levantamento histórico, foi possível pontuar uma série de condicionantes do uso das estruturas em aço que proporcionaram a sua evolução como sistema construtivo na forma como se apresenta hoje. Além disso, foi realizado um levantamento a respeito da indústria do aço no Brasil, traçando um panorama da sua produção, propriedades, vantagens e limitações a fim de compreender como essas características se refletem nos condicionantes e determinantes do aço na construção de edifícios de múltiplos andares. Como metodologia de análise, foram escolhidas sete obras na cidade de São Paulo que utilizaram a estrutura metálica aparente em aço como principal sistema construtivo, de forma que a linguagem adotada evidenciasse as soluções estruturais propostas pelos arquitetos. Para apoiar a análise, foram considerados desenhos, fotos, entrevistas e maquetes eletrônicas tridimensionais que facilitassem a compreensão da estrutura e elucidassem a importância do emprego das estruturas metálicas. Com os resultados obtidos, foi possível definir um conjunto de condicionantes e determinantes do uso do aço que deve ser considerado no desenvolvimento do projeto arquitetônico.
ABSTRACT
The use of steel structures as building system in multistory buildings is growing every year in Brazil. This evolution, though still slow compared to other countries, is possible thanks to the characteristics of steel and the manufacturing process and production of steel structures. This research paper presents an analysis the use of steel structures in multistory buildings constructed in Sao Paulo in the last 20 years, showing how the use of metal structures was essential to solve the specific problems of each challenge. For this it was essential to understand how metal structures historically evolved since the eighteenth century. From this historical survey, it was possible to establish a series of conditions in the specific use of steel structures that provided its evolution. In addition, there was a survey about the steel industry in Brazil, with an overview of their production, properties, advantages and limitations in order to understand how these characteristics are reflected in the construction of multistory buildings. In the project analysis, seven works were chosen in São Paulo who used the apparent steel structure as the main construction system so that the design adopted confirm structural solutions proposed by architects. To support the analysis, were considered graphics, photos, interviews and three-dimensional electronic models that facilitate the understanding of the structure and elucidate the importance of the use of metal structures. With the results, it was possible to define a set of constraints and determinants of the use of steel in construction that must be considered in the development of architectural design.
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO 19
2 ANTECEDENTES HISTÓRICOS DA TECNOLOGIA DO AÇO NA CONSTRUÇÃO 25
2.1. Século XVIII 25
2.2. Século XIX 28
2.3. Escola de Chicago 34
2.3.1. Início e principais obras 36
2.4. Século XX 41
2.5. O aço no Brasil. 49
3 PANORAMA DO AÇO NO BRASIL – CARACTERÍSTICAS, TÉCNICAS E LINGUAGEM. 57
3.1. Siderurgia no Brasil – de 1990 a 2014. 57
3.2. Produção e características 66
3.2.1. Produtos Siderúrgicos Estruturais 69
3.3. Estruturas metálicas em aço 70
3.3.1. Vantagens do uso das estruturas em aço 71
3.3.2. Aspectos Limitantes 74
3.4. Elementos Estruturais 91
3.4.1. Vigas 92
3.4.2. Sistemas de Lajes 94
3.4.3. Vedações 98
3.4.4. Ligação dos elementos estruturais – conexão 102
3.4.5. Proteção contra o fogo dos elementos estruturais 106
3.5. Sistemas estruturais 110
3.5.1. Pórticos 110
3.5.2. Treliças planas 111
3.5.3. Quadro contraventado 111
3.5.4. Quadro com núcleo central 112
3.5.5. Vigas em balanço 112
4 ANÁLISE DAS OBRAS 113
4.1. Escola Panamericana de Arte (1997) – Arq. Siegbert Zanettini 114
4.1.1. Descrição da obra 116
4.1.2. Análise do sistema estrutural 118
4.1.3. Considerações finais sobre o edifício da Escola Panamericana de Artes 124 4.2. Edifício Escolar Universidade Anhembi Morumbi (2002) – Arq. Francisco Petracco 125
4.2.1. Descrição da obra 127
4.2.2. Análise da estrutura 128
4.2.3. Considerações finais sobre o edifício da Universidade Anhembi Morumbi 133 4.3. Edifício Olavo Queiroz Guimarães Filho (CRQ4) (2002) – Arq. Sérgio Teperman. 134
4.3.1. Descrição da obra 136
4.4. Edifício Módulo Alto de Pinheiros (2008) – Rocco Vidal associados 141
4.4.1. Descrição da obra 142
4.4.2. Análise da estrutura 145
4.4.3. Considerações finais Edifício Módulo Alto de Pinheiros 148 4.5. Edifício Mobile 123 (2012) – Arq. Rocco Vidal 149
4.5.1. Descrição da obra 151
4.5.2. Análise do sistema estrutural 153
4.5.3. Considerações finais sobre o edifício comercial Mobile 156 4.6. Edifício Residencial Oito na Vila Madalena (2014) – Arq. Isay Weinfeld 157
4.6.1. Descrição da obra 158
4.6.2. Análise da estrutura 158
4.6.3. Considerações finais sobre o edifício residencial Oito 160
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS 161
6 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 167
LISTA DE FIGURAS
Fig. 1 “The Iron Bridge”. Ponte sobre o Rio Severn, 1779. Imagens editadas pelo autor. Fonte: BRITAIN EXPRESS. Disponível em:
http://www.britainexpress.com/Where_to_go_in_Britain/Destination_Library/ironbridge.htm. Acesso em 19 mar. 2014. ______________________________________________________________ 27
Fig. 2 Palácio D’Orleans (1829). Fonte: (1) PARIS UND VERSAILLES. Disponível em:
http://www.thomasgransow.de/Paris/Paris_Passagen.html; (2) PARISENIMAGES. Disponível em: http://www.parisenimages.fr/fr/galerie-collections/704-9-interieur-galerie-dorleans-au-palais-royal-paris-1900. Acesso em 25 de março de 2014. _______________________________________ 29
Fig. 3 Palácio de Cristal (1851). Foto da estrutura externa e do vão da área central. Imagens editadas pelo autor. Fonte: BRITISH LIBARY. Great Exhibition. Slideshow. Disponível em:
http://www.bl.uk/learning/histcitizen/victorians/exhibition/greatexhibition.html. Acesso em 19 mar. 2014. _______________________________________________________________________ 29
Fig. 4 Editora Harper & Brothers (1854). Fonte: (1) THE IMPACT OF INDUSTRY. Disponível em: http://www.franktoker.pitt.edu/tokerfile/0530kw12.html; (2) EARLY OFFICE MUSEUM. Disponível em: http://www.officemuseum.com/photo_gallery_1860s-1880s.htm. Acesso em 24 de março de 2014. _______________________________________________________________________ 31
Fig. 5 Fotos da fachada da fabrica de chocolate Noisiel-sur-Marne (1872) e detalhe do projeto do sistema de diagonais. Imagens editadas pelo autor. Fonte: (01) e (02) UNIVERSITY OF WASHINGTON. University Libraries. Disponível em:
http://content.lib.washington.edu/cdm4/item_viewer.php?CISOROOT=/buildings&CISOPTR=9663. Acesso em 19 de mar. 2014.; (03) Hart; Henn e Sontag (1976, p.13) _____________________ 32
Fig. 6 Tassel House (1893). (1) Fachada; (2) Corte perspectivado e (3) Escada. Fonte: (1) e (3) TRAVEL. Disponível em: http://i.telegraph.co.uk/multimedia/archive/02016/tassel-house_2016662b.jpg. (2) SEM. Disponível em: http://i.telegraph.co.uk/multimedia/archive/02016/tassel-house_2016662b.jpg. Acesso em 25 de março de 2014. _________________________________________________ 33
Fig. 7 Maison du Peuple (1899). Fonte: PENN HISTORY OF ART. Disponível em:
http://www.arthistory.upenn.edu/spr01/282/w3c2i11.htm. Acesso em 25 de marco de 2014. ___ 34
Fig. 8 Edificio Leiter 1 (1879). Imagem editadas pelo autor. Fonte: (01) KEYWORDPICTURE. Disponível em: http://www.keywordpicture.com/keyword/leiter%20building/. Acesso em 19 de mar. 2014.; (02) Hart; Henn e Sontag (1976, p.12). _________________________________________________ 37
Fig. 9 Home Insurance Building (1884). Fonte: LOYOLA University Chicago. Disponível em:
http://www.loyolachicagotps.com/apps/photos/photo?photoid=82302688. Acesso em 23 de mar. 2014. _______________________________________________________________________ 38
Fig. 10 Tacoma Building (1884). Fonte: NYPL digital gallery. Disponível em:
http://digitalgallery.nypl.org/nypldigital/dgkeysearchdetail.cfm?trg=1&strucID=132525&imageID=96
530&total=17&num=0&word=Buildings%20--%20Illinois%20--%20Chicago&s=3¬word=&d=&c=&f=2&k=1&lWord=&lField=&sScope=&sLevel=&sLabel=&sort =&imgs=20&pos=1&e=w. Acesso em 21 de mar. 2014. ________________________________ 38
Fig. 11 Fair Building (1891). Imagem editada pelo autor. Fonte: HISTORY OF THE BUILDING ENVELOPE. Disponível em:
http://www.columbia.edu/cu/gsapp/BT/EEI/HISTORY/history2.html.save. Acesso em 26 de mar. de 2014. _______________________________________________________________________ 39
Fig. 12 Manhattan Building (1891). Disponível em:
http://frankmcmahon.com/431dearborn/info/manfacade.htm. Acesso em 27 de março 2014. ___ 40
Fig. 14 Edifício comercial em Paris (1905). Fonte: DES CHARDONS SOUS LE BALCON. Disponível em: http://art-nouveau.style1900.net/visite-du-124-rue-reaumur-75002/. Acesso em 27 de março de 2014. _______________________________________________________________________ 42
Fig. 15 Fábrica Fagus (1911). Fonte: WORLDHERITAGE. Disponível em:
http://worldheritage.si.edu/en/sites/fagus.html. Acesso em 28 de março de 2014. ____________ 43
Fig. 16 Mossehauss (1923). Fonte: GERMAN-ARCHITECTURE.INFO. Disponível em:
http://www.german-architecture.info/BER-006.htm. Acesso em 28 de março de 2014. ________ 44
Fig. 17 Fotografia Weisenhof-Siedlung house de Le Corbusier, e perspectiva do arquiteto demonstrando o conceito adotado (desenho Domino) (1927). Fonte: (01) EUROPACONCORSI. Disponível em: http://europaconcorsi.com/projects/199439-Le-Corbusier-Weissenhof-Siedlung. Acesso em 26 de março de 2014; (02) Jones (2002, p.24) ____________________________________________ 45
Fig. 18 La Maison Clarté (1931). Fonte: FONDATION LE CORBUSIER. Disponível em:
http://www.fondationlecorbusier.fr/corbuweb/morpheus.aspx?sysId=13&IrisObjectId=4834&sysLan
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Fig. 19 Chrysler Building (1929). Fonte: NEW YORK ARCHITECTURE. Disponível em:
http://nyc-architecture.com/MID/MID021.htm. Acesso em 01 de abril 2014. _________________________ 46
Fig. 20 Empire Sate (1931). Imagem editada pelo autor. Fonte: NEW YORK ARCHITECTURE. Disponível em: http://nyc-architecture.com/SPEC/GAL-MID-ESB.htm. Acesso em 1 de abril de 2014. _______________________________________________________________________ 47
Fig. 21 Seagram Building (1959). Imagens editadas pelo autor. Fonte: (01) WORK BREAK TRAVEL. Disponível em: http://workbreaktravel.com/new-york-city-guide-contemporary-architecture-part-2/; (02) WTTW. Disponível em: http://interactive.wttw.com/tenbuildings/seagram-building; (03) GREAT BUILDINGS. Disponível em: http://www.greatbuildings.com/buildings/Seagram_Building.html. Acesso em 07 de abril de 2014. __________________________________________________ 48
Fig. 22 Edifício Garagem América (1957). Fonte: (01) ARCOWEB. Disponível em:
http://arcoweb.com.br/projetodesign/arquitetura/fragmentos-do-real-10-bienal-internacional-de-arquitetura-de-sao-paulo; (02) CONSTRUÇÃO RECORDE. Disponível em:
http://construcaoemtemporecorde.com.br/diariodaobra/os-primordios-da-construcao-metalica-no-brasil/; (03 e 04) METALICA. Disponível em: http://www.metalica.com.br/pioneirismo-em-estrutura-metalica-no-brasil. Acesso em 08 de abril de 2004. ___________________________________ 50
Fig. 23 Edifício Avenida Central (1961). Imagens editadas pelo autor. Fonte: (01) O GLOBO. Disponível em: http://extra.globo.com/noticias/rio/edificio-avenida-central-comemora-aniversario-de-50-anos-com-exposicao-show-1739355.html; (02 e 03) SKYSCRAPER. Disponível em:
http://www.skyscrapercity.com/showthread.php?t=1223417. Acesso em 08 de abril de 2014. __ 51
Fig. 24 Brasilia Palace Hotel (1958). Fonte: (01) TL ARQUITETOS. Disponível em: http://tlarquitetos.blogspot.com.br/; Fonte: (02,03 e 04) MET@LICA. Disponível em:
http://www.metalica.com.br/50-anos-de-brasilia-palace-hotel-a-presenca-do-aco-na-capital-federal. Acesso em 10 de Abril de 2014. __________________________________________________ 52
Fig. 25 Estruturas dos Edifícios da Esplanada dos ministérios. Imagens editadas pelo autor. Fonte: MACEDO E SILVA (2013, p.14 e 18). ______________________________________________ 54
Fig. 26 Fachada do edifício da agencia do Banco do Brasil em Fortaleza. Detalhe da viga treliçada e forma metálica da laje steel deck. Fonte: Antônio Carvalho Neto (2014) ___________________ 55
Fig. 27 Corte longitudinal e transversal. Fonte: Dias (1993, p. 42) _____________________________ 55
Fig. 29 Produção informatizada de aço laminado a quente em Ipatinga, e estoque de tubos de aço na Usiminas. Fonte: Neves e Camisascas (2013, p.154). _________________________________ 60
Fig. 30 Distribuição de empresas de estruturas de aço por região. Fonte: CBCA. ESTATISITICAS. Disponível em: www.cbca-acobrasil.org.br/site/construcao-em-aco-estatisticas.php. Acesso em 25 de outubro de 2014. ____________________________________________________________ 64
Fig. 31 Processo de produção do aço. Fonte: INSTITUTO AÇO BRASIL. Disponível em:
http://www.acobrasil.org.br/site/portugues/aco/processo--etapas.asp. Acesso em 03 de novembro de 2014. _____________________________________________________________________ 67
Fig. 32 Principais tipos de perfis estruturais laminados. Fonte: Pfeil e Pfeil (2000, p.20). ___________ 69
Fig. 33 Gráfico comparativo da energia total incorporada do aço em relação a outros materiais. Fonte: Nabut Neto (2011, p.100) _______________________________________________________ 77
Fig. 34 Ciclo de vida energético de uma edificação. Fonte: Tavares (2006, p.56) _________________ 78
Fig. 35 Procedência do carvão vegetal utilizado na produção do aço e matriz energética. __________ 80
Fig. 36 Hearst Tower. Imagens editadas pelo autor. Fonte: FOSTER+PARTNERS. Disponível em: http://www.fosterandpartners.com/projects/hearst-tower/. Acesso em 28 de maio de 2014. ____ 82
Fig. 37 Proporção de empregados com escolaridade até o ensino fundamental incompleto. Fonte: DIEESE. Disponível em: http://www.dieese.org.br/analiseped/setoriais.html. Acesso em 28 de outubro de 2014. ______________________________________________________________ 87
Fig. 38 Anúncios de cimento produzidos no Brasil. Fonte: Santos e Oliveira (2008, p.53) ___________ 91
Fig. 39 Desenho esquemático de uma estrutura básica demonstrando os principais elementos estruturais. ____________________________________________________________________________ 91
Fig. 40 Desenho esquemático de um viga de alma cheia. Fonte: Dias (1997, p.71) _______________ 92
Fig. 41 Desenho demonstrando a obtenção de uma viga alveolar apartir do corte de um perfil “I”. Fonte: Dias (1997, p. 72) _____________________________________________________________ 92
Fig. 42 Desenho esquemáticos de vigas treliçadas com ligação indireta e ligação direta. Fonte: Dias (1997, p.72). _________________________________________________________________ 93
Fig. 43 Desenho esquemático de uma viga Vierendeel.Fonte: Dias (1997, p.73). ________________ 93
Fig. 44 Detalhes e cortes demonstrando uma viga mista e conectores de ligação. Fonte: Dias (1997, p. 73). _________________________________________________________________________ 94
Fig. 45 Vigas treliçadas telescópicas para suporte das formas de concretagem da laje. Apoios
secundários de madeira. Fonte: Dias (1997, p.83). ____________________________________ 95
Fig. 46 Elementos cerâmicos apoiados sobre vigotas. Fonte: Dias (1997, p.83). __________________ 96
Fig. 47 Posicionamento das placas sobre as vigas de aço e aplicação da capa de concreto sobre as placas. Fonte: Dias (1997, p.83). __________________________________________________ 96
Fig. 48 Fôrmas metálicas e ilustração detalhada do sistema da laje e seus componentes. Fonte: ARCOWEB. Arquitetura com aço. Disponível em:
http://arcoweb.com.br/projetodesign/tecnologia/arquitetura-com-aco-01-10-2001. Acesso em 05 de novembro de 2014. ____________________________________________________________ 98
www.metalica.com.br/financiamento-de-obras-com-aco-projeto-de-alvenaria. Acesso em 05 de novembro de 2014. ____________________________________________________________ 99
Fig. 50 Tipos de ligações parafusadas: ligação a tração, ligação a força cortante e ligação a forca
cortante e tração. Fonte: Dias (1997, p. 82). ________________________________________ 104
Fig. 51 Ilustrações representando os dois tipos de soldas: filete e entalhe. Fonte: Dias (1997, p.84). _ 105
Fig. 52 Exemplo de conexão rígida. Os esforços cortantes são transmitidos para o pilar através dos parafusos, porém o perfil soldado a chapa da extremidade impede a rotação entre os elementos estruturais. Fonte: Dias (1997, p.85). _____________________________________________ 106
Fig. 53 A chapa da extremidade transmite a força cortante ao pilar, porém o seu dimensionamento permite a rotação entre os elemento, como no caso das vigas sujeitas a flexão. Fonte: Dias (1997, p.87). ______________________________________________________________________ 106
Fig. 54 Argamassa projetada aplicada na estrutura metálica. Fonte: REFRASOL. Disponível em:
http://www.refrasol.com.br/wp-content/images/arga004_590x230.jpg. Acesso em 10 de novembro de 2014. ____________________________________________________________________ 108
Fig. 55 Estrutura metálica revestida com painéis rígidos. Fonte: KIMARK. Disponível em:
http://www.kimark.es/imatges-veure_imatge-3736-esp.htm. Acesso em 10 de novembro de 2014. ___________________________________________________________________________ 109
Fig. 57 Sistema estrutural porticado com contraventamento da Universidade Anhembi Morumbi. Fonte: Wladimir Capelo Magalhães (2014) ______________________________________________ 111
Fig. 58 Estrutura contraventada nos dois sentidos. Fonte: Bellei, Pinho e Pinho (2004, p. 36). _____ 111
Fig. 61 Edificio com núcleo central de concreto. Fonte: Bellei, Pinho e Pinho (2004, p.40). ________ 112
Fig. 62 Edifício Casa do Comércio. Arq. Jáder Tavares, Otto Gomes e Fernando Frank. Fonte: ROSE LIMA E FRITAZ ZEHNLE. Disponível em: http://rosefritz.com.br/blog/arquitetura-salvador/papel-do-arquiteto/. Acesso em 22 de janeiro de 2015. ____________________________________ 112
Fig. 63 Fachada da esquina da Avenida Angélica com Rua Pará. Fonte: Wladimir Capelo Magalhães (2014). _____________________________________________________________________ 114
Fig. 64 Plantas do subsolo, térreo e tipo. Fonte: imagem editada a partir Zanettini (2002, p.56). ____ 114
Fig. 65 Corte longitudinal e transversal. Fonte: imagem editada a partir Zanettini (2002, p.57). _____ 115
Fig. 66 Perspectivas. Fonte: Wladimir Capelo Magalhães (2014). ____________________________ 115
Fig. 67 Perspectivas. Fonte: Wladimir Capelo Magalhães (2014). ____________________________ 115
Fig. 68 Fotografia do túnel de acesso da Rua Pará. Escola Panamericana de Arte. Fonte: Wladimir Capelo Magalhães (2014). _____________________________________________________ 117
Fig. 69 Fachada da Rua Pará. Fonte: Wladimir Capelo Magalhães (2014). _____________________ 117
Fig. 70 Perspectiva enfatizando as estrutura aparente nas quatro fachadas do edifício, caracterizada por vigas treliçadas. Fonte: Wladimir Capelo Magalhães (2014). ___________________________ 118
Fig. 71 Detalhes das conexões soldadas dos elementos estruturais. Fonte: Wladimir Capelo Magalhães (2014). _____________________________________________________________________ 119
Fig. 73 Fotografia interna evidenciando a laje de concreto apoiada nas vigas secundárias e a modulação das esquadrias em vidro e alumínio. Fonte: Zanettini (2002) ___________________________ 121
Fig. 74 Fachada da rua Angélica. Fonte: Wladimir Capelo Magalhães (2014). ___________________ 121
Fig. 75 Detalhe da fachada e da modulação e fixação das esquadrias. Fonte: Wladimir Capelo
Magalhães (2014). ____________________________________________________________ 122
Fig. 76 Fotografia apresentando em detalhe a escadaria externa com os patamares em balanço. Fonte: Wladimir Capelo Magalhães (2014). ______________________________________________ 123
Fig. 77 Fachada do edifício na rua Casa do Ator. Fonte: Jari Vieira (2014). _____________________ 125
Fig. 78 Plantas dos subsolos. Fonte: imagem editada a partir de Petracco (2014). _______________ 125
Fig. 79 Planta do pavimento térreo e mezanino. Fonte: imagem editada a partir de Petracco (2014). _ 125
Fig. 80 Planta do pavimento tipo e da coberta. Fonte: imagem editada a partir de Petracco (2014). __ 126
Fig. 81 Corte longitudinal e transversal. Fonte: imagem editada a partir de Petracco (2014). _______ 126
Fig. 82 Fachadas. Fonte: imagem editada a partir de Petracco (2014). ________________________ 126
Fig. 83 Perspectivas do edifício. Fonte: Wladimir Capelo Magalhães (2014). ____________________ 127
Fig. 84 Fachada da rua Casa do Ator e detalhe da estrutura atirantada da escada metálica. Fonte: Jari Vieira (2014). ________________________________________________________________ 127
Fig. 85 Vista lateral do edifício com destaque para o vão livre no pavimento térreo. Fonte: Jari Veira (2014). _____________________________________________________________________ 128
Fig. 86 Perspectiva evidenciando o sistema de contraventamento da estrutura metálica aparente. Fonte: Wladimir Capelo Magalhães (2014). ______________________________________________ 129
Fig. 87 Detalhe da conexão soldada entre os elementos estruturais. Fonte: Wladimir Capelo Magalhães (2014). _____________________________________________________________________ 130
Fig. 88 Modulação da estrutura interna. Fonte: Wladimir Capelo Magalhães (2014). ______________ 130
Fig. 89 Perspectiva explodida. Fonte: Wladimir Capelo Magalhães (2014). _____________________ 131
Fig. 90 Modulação das esquadrias metálicas nas fachadas. Fonte: Wladimir Capelo Magalhães (2014). ___________________________________________________________________________ 132
Fig. 91 Pilar do subsolo revestido de concreto. Fonte: Wladimir Capelo Magalhães (2014). ________ 132
Fig. 92 Fachada do edifício do Centro Regional de Química. Fonte: Wladimir Capelo Magalhães (2014). ___________________________________________________________________________ 134
Fig. 93 Planta do pavimento térreo e do mezanino. Fonte: Projeto Design (2002, p.58). ___________ 134
Fig. 94 Planta do pavimento tipo e do 4o pavimento. Fonte: Projeto Design (2002, p.58). __________ 134
Fig. 95 Corte longitudinal. Fonte: Projeto Design (2002, p.59). _______________________________ 135
Fig. 96 Perspectivas. Fonte: Wladimir Capelo Magalhães (2014) _____________________________ 135
Fig. 97 Centro Regional de Quimíca. Fonte: ARCOWEB. Disponível em:
Fig. 98 Foto da fachada com seus elementos estruturais horizontais e as torres verticais. Marquise de entrada e terraço do mezanino. Fonte: Projeto Design (2002, p.62). _____________________ 137
Fig. 99 Vista interna da torre de vidro. Centro Regional de Química. Fonte: ARCOWEB. Disponível em: http://arcoweb.com.br/finestra/arquitetura/sergio-teperman-conselho-regional-29-03-2004. Acesso em 20 de setembro de 2014. ____________________________________________________ 137
Fig. 100 Detalhe da estrutura. Fonte: ARCOWEB. Disponível em:
http://arcoweb.com.br/finestra/arquitetura/sergio-teperman-conselho-regional-29-03-2004 . Acesso em 26 de maio de 2014. _______________________________________________________ 138
Fig. 101 Detalhe da fixação aparafusada dos elementos estruturais, pilares, vigas e diagonais. Fonte: Wladimir Capelo Magalhães (2014) ______________________________________________ 138
Fig. 102 Ilustrações esquemáticas evidenciando o sistema estrutural. Fonte: Wladimir Capelo Magalhães (2014) _____________________________________________________________________ 139
Fig. 103 Detalhe dos sistema de vedação vertical na fachada principal. Detalhe dos brises de proteção. Fonte (foto 01) Wladimir Capelo Magalhães (2014); (foto 02) ARCOWEB. Disponível em:
http://arcoweb.com.br/finestra/arquitetura/sergio-teperman-conselho-regional-29-03-2004 . Acesso em 20 de setembro de 2014. ____________________________________________________ 140
Fig. 104 Fachada principal do edifício Modulo Alto Pinheiros. Fonte: ARCELORMITTAL. Disponível em: http://www.constructalia.com/portugues_br/galeria_de_projetos/brasil/modulo_alto_de_pinheiros#. VDkJLtR4rkM. Acesso em 11 de outubro de 2014. ___________________________________ 141
Fig. 106 Corte longitudinal do edifício Modulo Alto Pinheiros. Fonte: Revista Arquitetura e Urbanismo (2009, p.37). ________________________________________________________________ 141
Fig. 107 Cortes transversais. Fonte: Revista Arquitetura e Urbanismo (2009, p.37). ______________ 141
Fig. 108 Fachada principal. Fonte: Revista Arquitetura e Urbanismo (2009, p.37). _______________ 142
Fig. 109 Perspectiva esquemática da fachada principal. Fonte: Wladimir Capelo Magalhães (2014). _ 142
Fig. 110 Perspectiva esquemática da fachada principal. Fonte: Wladimir Capelo Magalhães (2014). Foto noturna. Fonte: ROCCOVIDAL. Disponível em: http://br.perkinswill.com/work/m%C3%B3dulo-alto-de-pinheiros.html. Acesso em em 11 de outubro de 2014 _____________________________ 142
Fig. 111 Praças e jardineiras integram a obra ao entorno do edifício arborizado. _________________ 143
Fig. 112 Perspectiva ressaltando a implantação do edifício com suas praças e tipologia. Fonte: MODULO ALTO DE PINHEIROS. Disponível em: http://www.moduloaltodepinheiros.com.br/. Acesso em 11 de outubro de 2014. ___________________________________________________________ 144
Fig. 113 Altura do edifício em relação ao entorno. Fonte: ArcelorMittal. Disponível em:
http://www.constructalia.com/portugues_br/galeria_de_projetos/brasil/modulo_alto_de_pinheiros#. VDkJLtR4rkM. Acesso em 11 de outubro de 2014. Mobiliário urbano. Fonte: Wladimir Capelo Magalhães (2014). ____________________________________________________________ 144
Fig. 114 Praças internas que integram os blocos do edifício. Fonte: ROCCOVIDAL. Disponível em: http://br.perkinswill.com/work/m%C3%B3dulo-alto-de-pinheiros.html. Acesso em 11 de outubro de 2014. ______________________________________________________________________ 145
Fig. 115 Passarelas de acesso aos níveis superiores. Fonte: Revista Arquitetura e Urbanismo (2009, p.40). ______________________________________________________________________ 145
Fig. 117 Pilares e vigas de concreto do subsolo. Área de estacionamento. Fonte: Wladimir Capelo Magalhães (2014). ____________________________________________________________ 146
Fig. 118 Soldas de conexão dos elementos estruturais. Fonte: Wladimir Capelo Magalhães (2014) __ 147
Fig. 119 Elementos estruturais, brises e passarelas agindo para minimizar o a insolação e aumentar a eficiência do consumo de energia. Fonte: (01) Wladimir Capelo Magalhães (2014); (02 e 03) Revista AU (2009, p.42) _______________________________________________________ 147
Fig. 120 Fachada da rua Pereira leite. Fonte: Wladimir Capelo Magalhães (2014) _______________ 149
Fig. 121 Plantas do subsolo e pavimento térreo. Fonte: imagem editada a partir da revista AU (2013, p.35). ______________________________________________________________________ 149
Fig. 122 Plantas do primeiro e segundo pavimentos. Fonte: imagem editada a partir da revista AU (2013, p.35). ______________________________________________________________________ 149
Fig. 123 Corte longitudinal A. Fonte: imagem editada a partir da revista AU (2013, p,37). __________ 150
Fig. 124 Corte longitudinal B. Fonte: imagem editada a partir da revista AU (2013, p.37). __________ 150
Fig. 125 Perspectivas. Fonte: Wladimir Capelo Magalhães (2014). ___________________________ 150
Fig. 126 Perspectiva esquemática ilustrando os três blocos do edifício, a estrutura metálica aparente e a coberta metálica em “V”. Fonte: Wladimir Capelo Magalhães (2014) _____________________ 151
Fig. 127 Recuo entre os blocos norte e central do edifício com seus jardins internos e circulações. Fonte: Maria Augusta Justi Pisani (2014). _______________________________________________ 152
Fig. 128 Fachada oeste e vista do edifício para a cidade. Fonte: (img 01) Wladimir Capelo Magalhães; (img 02) revista AU (2013, p.40) _________________________________________________ 152
Fig. 129 Vista de dentro para o acesso ao edifício entre o bloco central e o sul vista da entrada para o interior do edifício. Fonte: (foto 01) revista AU (2013, p.40); (foto 02) Wladimir Capelo Magalhães (2014) _____________________________________________________________________ 153
Fig. 130 Modelo esquemático do sistema estrutural. Fonte: Wladimir Capelo Magalhães (2014). ____ 153
Fig. 131 Diagonais de contraventamento nas fachadas. Fonte: Wladimir Capelo Magalhães (2014). _ 154
Fig. 132 Detalhe do contraste entre os painéis de alvenaria e o vidro das esquadrias metálicas. Detalhe da conexão dos elementos estruturais. Fonte: Wladimir Capelo Magalhães (2014). _________ 154
Fig. 133 Lajes “steel deck” e detalhes da conexão aparafusadas das vigas secundárias nas vigas principais. Fonte: (img. 01) revista AU (2013, p.42); (img. 02) Wladimir Capelo Magalhães (2014). ___________________________________________________________________________ 155
Fig. 134 Coberta metálica e detalhes estrutural. Fonte: revista AU (2013, p.40) _________________ 155
Fig. 135 Fotos dos detalhes dos elementos estruturais do subsolo. Base do pilar. Reforço da conexão entre viga e pilar. Diagonais de contraventamento. Fonte: Wladimir Capelo Magalhães (2014). 156
Fig. 136 Fachadas do edifício residencial. Fonte: Wladimir Capelo Magalhães (2014) ____________ 157
Fig. 137 Planta do pavimento térreo e do pavimento tipo. Fonte: imagem editada a partir de IDEA ZARVOS. Disponível em: http://www.ideazarvos.com.br/oito/. Acesso em 26 de setembro de 2014. ___________________________________________________________________________ 157
Fig. 139 Perspectiva ilustrada do edifício. Fonte: IDEA ZARVOS. Disponível em:
http://www.ideazarvos.com.br/oito/. Acesso em 26 de setembro de 2014. _________________ 158
Fig. 140 Perspectiva explodida evidenciando o núcleo central rígido e a estrutura porticada. Fonte: Wladimir Capelo Magalhães (2014) ______________________________________________ 159
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 Produtores de chapas planas. Fonte: Neves e Camisascas (2013, p.174). _______________ 65 Tabela 2 Produtores de produtos longos. Fonte: Neves e Camisascas (2013, p.174) ______________ 65 Tabela 3 Produtores de produtos longos. Fonte: Neves e Camisascas (2013, p.175) ______________ 65 Tabela 4 Tipos de aço e suas características estruturais. Fonte: PORTAL METALICA. Tipos de aço para
estrutura metálica de edifícios. Disponível em:http://www.metalica.com.br/tipos-de-aco-e-perfis-para-estrutura-metalica-de-edificios. Acesso em 23 de outubro de 2014. __________________ 68 Tabela 5 Valores da energia incorporada de alguns materiais de construção. Fonte: Tavares (2006,
p.91) ________________________________________________________________________ 76 Tabela 6 Comparação dos valores da energia incorporada do alumínio e do aço virgens e dos mesmos
materiais quando reciclados. Fonte: Menzie (2011, p.15). ______________________________ 78 Tabela 7 Tabela de distribuição da mão de obra na construção civil segundo as divisões do setor. Fonte:
DIEESE. Disponível em: http://www.dieese.org.br/analiseped/setoriais.html. Acesso em 28 de outubro de 2014. ______________________________________________________________ 87 Tabela 8 Rendimento médio real e rendimento médio por hora nos três setores da construção civil.
Fonte: DIEESE. Disponível em: http://www.dieese.org.br/analiseped/setoriais.html. Acesso em 28 de outubro de 2014 ____________________________________________________________ 88 Tabela 9 Vantagens e desvantagens dos painéis de concreto. Fonte: Silva e Silva (2003, p.9), editado
pelo autor. __________________________________________________________________ 100 Tabela 10 Vantagens e desvantagens dos painéis de GRC. Fonte: Silva e Silva (2003, p.12), editado
pelo autor. __________________________________________________________________ 101 Tabela 11 Vantagens e desvantagens dos painéis metálicos. Fonte: Silva e Silva (2003, p.14), editado
pelo autor. __________________________________________________________________ 101 Tabela 12 Tabela de vantagens e desvantagens dos painéis de gesso acartonado. Fonte: Silva e Silva
(2003, p.17), editado pelo autor. _________________________________________________ 102
1 INTRODUÇÃO
É crescente a necessidade de se repensar os atuais modelos de produção na construção civil nacional, principalmente quando levamos em consideração que o modelo que vigora, se baseia em um sistema construtivo artesanal, que leva muitas vezes a improvisos no canteiro de obra e, consequentemente, em desperdícios e patologias na construção, que elevam o valor da obra e da manutenção futura das edificações.
Uma das vantagens em se adotar as estruturas metálicas está no seu processo de produção e fabricação industrial, que permite ao arquiteto pensar o projeto a partir de peças pré-fabricadas, possibilitando uma maior racionalização do processo construtivo, diminuindo o tempo de execução da obra e consequentemente, minimizando os custos e o desperdício no canteiro de obras.
O uso de novas tecnologias, visando uma produção mais controlada por processos industrializados, deveria fazer do canteiro de obras o local de montagem. Isto implica numa abordagem sistêmica planejada de todo o ciclo produtivo da obra, desde a elaboração de projetos detalhados e compatibilizados. Assim não haveria improvisos ou soluções de obra, como ocorre com frequência na obra tradicional. (Zanettini, 2011, p.11)
O emprego de estruturas metálicas na construção civil nacional, se inicia ainda no século XIX com o uso do ferro fundido, quando o país passou a importar essa tecnologia da Europa. Capelo (2009), afirma que a partir dos meados do século XIX, o Brasil, sobre uma forte influencia da cultura europeia, passou a importar diversas novidades tecnológicas originadas daquele continente, que chegavam mensalmente trazidas pelos navios. Nesse período, algumas capitais brasileiras chegaram a importar edifícios inteiros, que utilizavam a tecnologia do ferro fundido em sua estrutura. Esses edifícios eram oferecidos a partir de catálogos de venda e aqui chegavam como ícones da modernidade.
realizadas no setor siderúrgico, permitindo que o Brasil produzisse aproximadamente 30 milhões de toneladas de aço por ano, elevando o país da categoria de importador a exportador.
Com o objetivo de difundir o uso do aço nas construções, a CSN criou em 1953, como um dos seus departamentos, a FEM –Fábrica de Estruturas Metálicas (desativada em 1998), que iniciou a formação de mão-de-obra especializada na produção de estruturas metálicas.
Segundo Bellei (2004), a partir dessa época foram surgindo, em todo o País, um grande número de fabricantes, projetistas, desenhistas e outros profissionais do ramo e, na década de 70, o Brasil já produzia cerca de 500 mil toneladas de estruturas metálicas por ano, produção essa, quase totalmente voltada para o setor industrial. A utilização de estruturas metálicas na definição dos projetos arquitetônicos, já é uma realidade em alguns setores da construção civil nacional. O crescente uso desse tipo de estrutura se dá em decorrência das características especificas dos materiais utilizados nas estruturas e da evolução científica e tecnológica, que permitem ao arquiteto maior liberdade na fase projetual, possibilitando novas alternativas formais, mais leveza e uma maior flexibilização do espaço construído. Tal liberdade, pode ser notada desde os grandes vãos alcançados pelas estruturas espaciais, como pela leveza e plástica que os vários sistemas estruturais baseados nas ligas metálicas permitem.
Apesar do uso crescente dessa tecnologia no Brasil, o entendimento da linguagem do aço e de suas condicionantes, ainda é pouco compreendida e explorada pela maioria dos arquitetos. Esse fato é fácil de ser constatado, quando observamos na paisagem de nossas cidades a quantidade de obras que são construídas em aço, cujo o número ainda é pequeno, se compararmos com a totalidade de obras de edifícios em múltiplos andares que surgem a cada ano.
que o arquiteto deve conhecer e considerar, para propor um sistema que seja realmente eficiente.
Caldana (2005), argumenta que o arquiteto é o agente que tem a capacidade de avaliar as condicionantes, interpretá-las e relacionar a realidade, com as solicitações exigidas para a realização do projeto de arquitetura.
Aquele a quem se incumbe a tarefa de interpretar as condicionantes existentes - necessidades, desejos, lugares, materiais, técnicas – e inventar, e reinventar, sua organização propondo soluções e definindo como materializá-las, inventando e reinventando objetos, em todos os tamanhos, em todas as escalas. (CALDANA, 2005, p.183)
O arquiteto deve ter como premissa para a realização do projeto, o domínio de todas as variáveis necessárias que se apresentam para a resolução do problema projetual, sendo, dessa forma, essencial o conhecimento e o domínio das técnicas envolvidas na proposição do sistema construtivo.
O sistema construtivo é, talvez, o mais importante dos determinantes do partido arquitetônico, e a seu respeito a muito o que falar, por estar nele implícita uma soma de dados de interesse cultural e portanto definidores de uma personalidade. (LEMOS, 2007, p.43)
O conceito de estrutura é muito amplo e pode ser aplicado em diversas áreas do conhecimento, mas no caso das edificações, segundo Rebello (2000) “a estrutura é um conjunto de elementos – lajes, vigas e pilares – que se inter-relacionam – laje apoiando em viga, viga apoiando em pilar - para desempenhar uma função: criar um espaço em que pessoas exercerão diversas atividades.” Dessa forma, a escolha pela utilização do aço na estrutura de uma edificação, tem consequências que devem ser consideradas e que envolvem todo o conjunto de elementos, que interagem em um sistema estrutural: lajes, vigas, pilares e outros.
Segundo Delatorre, Torrescasana e Pavan (2012):
Este trabalho é dirigido aos pesquisadores do ramo da construção civil, principalmente aos estudantes e profissionais de arquitetura, que procuram compreender melhor os condicionantes e as características dos sistemas de construção em aço, evidenciando como as estruturas metálicas foram utilizadas, para resolver desafios projetuais das mais diversas características e quais as vantagens e as limitações em se adotar tal tecnologia.
Para isso, no primeiro capítulo será feito uma revisão bibliográfica sobre o histórico do desenvolvimento da tecnologia do aço, aplicado as estruturas nos projetos de arquitetura, onde serão apresentados os principais referenciais históricos das primeiras edificações construídas em aço e em ferro fundido, seu antecessor direto. Já nessa etapa, serão evidenciados alguns fatores característicos da construção com estruturas em aço, que determinam as qualidades e fragilidades desse sistema construtivo.
No segundo capítulo, será apresentado um panorama geral sobre a indústria do aço no Brasil e serão evidenciados as vantagens, características e limitações do aço, assim como os diversos produtos, que são fabricados especificamente para o setor da construção metálica. Serão apresentados ainda, os diversos elementos que constituem uma estrutura metálica, evidenciando as suas variantes e como esses elementos, interagem constituindo os sistemas estruturais, apontando suas especificidades e assinalando como esses sistemas se estabelecem como linguagem arquitetônica. Essa parte da pesquisa é importante, para definir uma sintaxe da linguagem visual do aço que permitirá a análise mais precisa dos estudos de casos, que serão apresentados posteriormente.
Objetivos:
Identificar quais são as condicionantes e determinantes do partido arquitetônico de edifícios de múltiplos andares, com estrutura metálica aparentes, levando em consideração os aspectos culturais, tecnológicos, econômicos, sociais, ambientais e políticos. Fazer um levantamento a respeito das qualidades, características, vantagens e limitações do uso das estruturas metálicas no projeto arquitetônico. Desenvolver uma análise dos principais projetos de edifícios em múltiplos andares, construídos nos últimos 20 anos no Brasil, a partir das plantas, cortes, fachadas e fotografias, a fim de identificar os condicionantes e interpretar como o aço foi decisivo para resolver determinados desafios projetuais.
Metodologia:
Para atender aos objetivos propostos esta pesquisa seguiu as seguintes etapas:
• Levantamentos bibliográficos em livros, teses, dissertações, artigos técnicos e científicos e catálogos de fabricantes de estruturas de aço;
• Levantamentos nas revistas brasileiras: Arquitetura & Aço, Projeto, Téchne, Construção Metálica, Arquitetura e Urbanismo, Finestra e outras, de 1994 a 2014;
• Seleção de edifícios com estruturas metálicas, de múltiplos andares, construídos, ou em fase de construção, no Estado de São Paulo;
• Organização de fotografias, perspectivas e outras ilustrações para o estudo das edificações
• Entrevista com arquitetos e engenheiros.
• A análise das obras selecionadas, segue os seguintes critérios:
• Edifícios em múltiplos andares em estrutura metálica, ou em estruturas mistas, considerando que o aço seja o principal sistema construtivo;
• Prédios com no mínimo quatro pavimentos de qualquer uso;
• Obras que tenham sido executadas, ou em processo de execução, nos últimos 20 anos
Para isso, o trabalho considera a conceituação de estrutura aparente definida por Charleson (2009), que descreve as estruturas aparentes, aquelas cujo elemento estrutural tenha um desempenho ativo no suporte e transferência de cargas e esforços e que tenha um claro grau de exposição.
(...) é considerada estrutura qualquer elemento estrutural que sustente cargas além de seu próprio peso ou cargas provocadas diretamente sobre o tal elemento, como as oriundas da ação do vento ou da neve.(...) Esta definição excluí a consideração de elementos que sejam meramente ornamentais,(...) elementos que imitam parte de uma estrutura ou elementos que não são portantes de cargas, ainda que venham a expressar claramente sua materialidade e apresentar dimensões estruturais padrão (...)(CHARLESON, 2009, p.13)
Como parte importante da metodologia no desenvolvimento da pesquisa, foi feito um levantamento de dados específicos, sobre o uso do aço na arquitetura contemporânea, a partir das seguintes etapas:
• Entrevistas com os arquitetos Siegbert Zanettini, Francisco Petracco e Antônio Carvalho Neto, após estudar suas obras;
• Levantamento dos condicionantes específicos das estruturas metálicas para o projeto arquitetônico
2 ANTECEDENTES HISTÓRICOS DA TECNOLOGIA DO AÇO NA CONSTRUÇÃO
Nesse capítulo será feito uma revisão bibliográfica sobre a tecnologia do aço na arquitetura. Inicialmente, será apresentado um relato dos seus antecedentes históricos, quando o ferro fundido era o material comumente utilizado nas estruturas metálicas, e como a tecnologia da fabricação desse material se desenvolveu, possibilitando a produção do aço e de novas ligas. A fim de compreender como se deu essa evolução, serão apresentadas, em ordem cronológica, várias obras que, no decorrer do século XVIII, XIX e XX, foram consideradas marcos na construção em aço em edifícios de múltiplos andares. A compreensão de como se deu essa evolução é importante para contextualizar o seu uso, nos dias de hoje e para vislumbrar as vocações futuras dessa tecnologia.
Com o objetivo de manter o foco da pesquisa no aço e no seu antecessor direto o ferro, não será abordado nesse trabalho outros metais, que eventualmente fizeram parte da história da evolução humana.
2.1. Século XVIII
Os primeiros registros do uso de metais na construção civil, data de aproximadamente 4 mil anos a.C.. Bellei (2004) aponta que nas civilizações antigas como as do Egito, Babilonia e Índia, o ferro era utilizado como elemento de adorno nas construções. Benévolo (2001) reforça que as primeiras aplicação do ferro na construção civil eram limitadas praticamente a acessórios, como correntes e tirantes para fazer a conexão entre as pedras nas construções. O autor exemplifica, citando a pré-nave construída por Rondelet para o Panthéon de Soufflot, 1770, onde a estabilidade da cornija é garantida a partir de “(...) uma fina rede de barras metálicas”. (p. 46) Nesse período, por ser um material raro, o ferro era considerado um metal nobre. Braga (2013), explica que o ser humano criava suas ferramentas e utensílios, a partir de pedaços de “meteoritos de ferro batido”, e que a técnica de criar o ferro, a partir da fusão de seus minérios, só foi dominado por volta 1.500 a.C. na Ásia Menor.
três séculos mais tarde, por ocasião da chamada Primeira Revolução Industrial, o ferro torna-se um material competitivo” (ROCHA, 2010, p.21).
Costa (2001), aponta que foram nos fornos da região de Coaldbrookdale, na Inglaterra, onde se deu um passo definitivo para a evolução do processo da fundição do ferro. Em 1709, segundo a autora, nos fornos de Abraham Darby, o carvão vegetal foi substituído pelo coque, um tipo de resíduo sólido da destilação do carvão mineral. Esse fato alavancou o desenvolvimento da indústria siderúrgica na Grã-Bretanha, pois permitiu que o aquecimento dos altos-fornos, não mais dependesse da madeira como combustível. Silva (1987), afirma que a Grã-Bretanha foi a maior beneficiada pelas descobertas da tecnologia do uso do carvão mineral, como combustível na fabricação do ferro fundido pois, por uma questão geológica, em seu território haviam muitas jazidas de minérios de ferro e de “carvão de pedra”. Segundo Costa (2001), a ameaça de devastação das florestas e a dificuldade de transporte da madeira, foram graves motivos que chegaram a ameaçar a indústria do ferro na Inglaterra, nesse período. Bellei (2004) afirma que, em meados do século XVIII, no auge da produção do ferro, a partir dos avanços na industrialização, já eram laminadas pranchas de ferro na Inglaterra e, em 1854, na França, iniciou-se o processo de produção de perfis de ferro de seção I, que se tornou fundamental na construção com estruturas metálicas.
Fig. 1 “The Iron Bridge”. Ponte sobre o Rio Severn, 1779. Imagens editadas pelo autor. Fonte: BRITAIN EXPRESS. Disponível em:
http://www.britainexpress.com/Where_to_go_in_Britain/Destination_Library/ironbridge.htm. Acesso em 19 mar. 2014. Em pouco tempo, o ferro fundido mostrou-se ser um material de uso bem mais vantajoso do que outros metais utilizados na época, como o bronze e o ferro forjado. As maiores vantagens do ferro fundido eram o seu baixo custo de produção e a facilidade de moldagem, o que permitia o metal se adequar a diversos tipos de aplicação, desde de peças de acabamento mais simples e rudimentares, a peças mais elaboradas e rendilhadas.
No final do século XVIII, a Grã-Bretanha passou a despontar no mundo, como o maior produtor e exportador de produtos fabricados em ferro fundido. “Junte-se a isto toda uma estrutura comercial voltada para o comércio exterior e já se pode vislumbrar o perfil de um país que, praticamente sozinho, foi capaz de deter o privilégio de domínio do mercado internacional de ferro...” (SILVA, 1987, p. 13). Essa posição se manteve pelo menos até a metade do século XIX, quando outros países europeus começaram a rivalizar com a Grã-Bretanha, em busca de um espaço no mercado internacional.
2.2. Século XIX
Silva (1987), esclarece que após os primeiros avanços tecnológicos na fabricação do ferro, o que permitiu o barateamento na sua produção, o metal passou a ser usado e oferecido em maior escala no mercado, sendo utilizado na fabricação de diversos utensílios. Tal feito, despertou a especulação a respeito das potencialidades estruturais do aço e da sua capacidade de substituir outros materiais, nos diversos ramos da atividade humana.
O fenômeno da industrialização, segundo o autor, desencadeou um ritmo mais acelerado do processo de urbanização das cidades e, consequentemente, a necessidade de se construir edifícios que abrigassem novas funções. O ferro passou gradativamente a ser utilizado como material de construção, chegando a estabelecer uma arquitetura do ferro. “Esta arquitetura existiu nos países europeus que se desenvolveram com a Revolução Industrial, nos Estados Unidos da América do Norte, e se manifestou praticamente em todo o mundo durante o século XIX.” (SILVA, 1987, p.23)
Lemos (2007) chama a atenção para o impacto que as inovações tecnológicas promovidas pela Revolução Industrial trouxeram na produção arquitetônica:
Foi a partir da Revolução Industrial, com todo o seu repertório de soluções tecnológicas, que surgiu uma postura que não enquadrava nas definições correntes da arquitetura tais obras utilitárias. À revelia dos ensinamentos acadêmicos, no entanto, foi surgindo um novo modo de olhar as coisas, que enfatizava as recentes concepções estruturais e toda a sua potencialidade. Novos programas de necessidades eram satisfeitos por novas técnicas. Deu-se o surgimento de uma “arquitetura paralela”, decorrente dessa visão ligada ao racionalismo tecnicista – visão essa que, no modernismo, chega mesmo a um certo radicalismo por parte de alguns profissionais plenamente convictos de que a beleza somente pode emanar das corretas fórmulas matemáticas, regentes do uso apropriado dos materiais de construção. (LEMOS, 2007, p. 17)
Fig. 2 Palácio D’Orleans (1829). Fonte: (1) PARIS UND VERSAILLES. Disponível em: http://www.thomasgransow.de/Paris/Paris_Passagen.html; (2) PARISENIMAGES. Disponível em:
http://www.parisenimages.fr/fr/galerie-collections/704-9-interieur-galerie-dorleans-au-palais-royal-paris-1900. Acesso em 25 de março de 2014.
Três décadas depois, segundo Bellei (2004), deu-se início a era dos grandes edifícios em estrutura metálica, como o Palácio de Cristal de Paxton (fig.3), construído na Inglaterra em 1851. O edifício foi todo construído em ferro fundido, madeira e vidro e tinha como função, abrigar a Exposição Internacional da Indústria Britânica. Segundo Costa (2001), a construção impressionava pelas soluções estruturais que possibilitaram um vão livre de, aproximadamente, 500x125 m.
Fig. 3 Palácio de Cristal (1851). Foto da estrutura externa e do vão da área central. Imagens editadas pelo autor. Fonte: BRITISH LIBARY. Great Exhibition. Slideshow. Disponível em:
Scully Jr (2002), descreve:
O Palácio de Cristal de Paxton, de 1851, destruiu a antiga estabilidade da massa e compressão, e a estrutura de membros finos de ferro foi vista na época como um labirinto encantador. Era um lugar para se andar a esmo, incessantemente contínuo, limitado unicamente por vidro, e seus sólidos fragmentados em redes intricadas. (SCULLY JR, 2002, p.21)
Garone et al.(2008), afirma que o sucesso do prédio foi tão expressivo que, mesmo após o final do evento, o prédio do Palácio de Cristal ainda foi mantido até 1854, quando decidiram desmontar a sua estrutura e reconstruir em Sydenham Hill, localidade próxima a cidade de Londres, permanecendo até 1936, quando foi destruído por um incêndio.
Segundo Lemos (2007), apesar do encanto causado entre os usuários, o projeto do Palácio de Cristal, assim como outras obras de caráter tecnicistas baseados em materiais que ganhavam reputação com os avanços tecnológicos advindos da Revolução Industrial, como o ferro e o vidro, foram alvos de censura por parte de críticos e intelectuais da época, cujas obras “raramente eram aceitas, em sua pureza formal, como trabalhos arquitetônicos propriamente ditos” (p.15), eram vistas como “meras” obras de engenharia.
Hart, Henn e Sontag (1976), assinalam que nos anos que seguiram entre 1850 e 1880, nos Estados Unidos, surgiram um grande número de construções, que utilizavam o ferro como elemento estrutural em suas fachadas. Um dos percursores da construção metálica foi James Bogardus, inventor e construtor que inclui, como umas de suas principais obras, a construção do edifício da Editora Harper & Brothers (fig. 4), em 1854. A fachada do prédio de cinco andares foi a primeira construção nos Estados Unidos a utilizar vigas de ferro laminadas.
edifício foi um marco para a construção metálica, porque o seu projeto antecipava alguns elementos dos sistemas estruturais contemporâneos, como o sistema de diagonais, que asseguram a estabilidade lateral do prédio, sistemas idêntico aos modelos de contraventamento dos edifícios modernos.
Fig. 4 Editora Harper & Brothers (1854). Fonte: (1) THE IMPACT OF INDUSTRY. Disponível em: http://www.franktoker.pitt.edu/tokerfile/0530kw12.html; (2) EARLY OFFICE MUSEUM. Disponível em:
http://www.officemuseum.com/photo_gallery_1860s-1880s.htm. Acesso em 24 de março de 2014.
Hart, Henn e Sontag (1976), explicam que o sistema de treliças, nas fachadas externas do edifício, recebem todas as cargas horizontais e as forças exercidas pelo vento, não havendo paredes internas estruturais. Esse sistema é caracterizado por uma treliça de diagonais inclinadas a 60o, que transmite os esforços para vigas que, por sua vez, as
transmite para oito pontos, que se apoiam sobre os quatros pilares da antiga ponte do Rio Marne.
Fig. 5 Fotos da fachada da fabrica de chocolate Noisiel-sur-Marne (1872) e detalhe do projeto do sistema de diagonais. Imagens editadas pelo autor. Fonte: (01) e (02) UNIVERSITY OF WASHINGTON. University Libraries. Disponível em: http://content.lib.washington.edu/cdm4/item_viewer.php?CISOROOT=/buildings&CISOPTR=9663.
Acesso em 19 de mar. 2014.; (03) Hart; Henn e Sontag (1976, p.13)
Já no final do século XIX, o estilo Art Noveau se apropriou das propriedades do ferro para expor uma linguagem única, onde os elementos estruturais de ferro, ornamentados por motivos inspirados na natureza, vieram a incentivar o anseio de se deixar a estrutura metálica aparente. Hart, Henn e Sontag (1976), afirmam que os arquitetos representantes daquele movimento, a fim de romper com as tradições arquitetônicas deixada por seus antecessores, propuseram um repertório de formas surpreendentes inspirados diretamente na natureza, como já havia se manifestado previamente na pintura, na gravura e no design de interior. Para a realização dessa linguagem de formas orgânicas, o ferro se mostrou o material adequado. Os autores afirmam que, os arquitetos do movimento Art Noveau, souberam explorar e aproveitar a maleabilidade e a esbeltes das estruturas em ferro e lograram de uma harmonia surpreendente entre estrutura e ornamentação.
pilar central apoiava uma viga treliçada de sustentação, ambos ornamentados com motivos inspirados na natureza.
Fig. 6 Tassel House (1893). (1) Fachada; (2) Corte perspectivado e (3) Escada. Fonte: (1) e (3) TRAVEL. Disponível em: http://i.telegraph.co.uk/multimedia/archive/02016/tassel-house_2016662b.jpg. (2) SEM. Disponível em: http://i.telegraph.co.uk/multimedia/archive/02016/tassel-house_2016662b.jpg. Acesso em 25 de março de 2014.
No projeto da Maison du Peuple (1899) (fig.7), segundo Hart, Henn e Sontag (1976), Victor Horta projetou uma obra, cuja a estrutura de ferro harmonizava com precisão os aspectos função e forma, apresentando uma proposta ainda mais rica e densa de ornamentos. As vigas metálicas curvadas, se assemelhavam com o contorno da planta do edifício. A fachada apresentava uma curvatura convexo-côncava com a entrada principal situada na esquina do edifício. A construção impressionava na capacidade de conciliar materiais de natureza tão diversas: madeira, vidro, ferro, tijolo e granito.
Benévolo (2001) descreve a obra de Victor Horta:
Fig. 7 Maison du Peuple (1899). Fonte: PENN HISTORY OF ART. Disponível em: http://www.arthistory.upenn.edu/spr01/282/w3c2i11.htm. Acesso em 25 de marco de 2014.
Nos Estados Unidos, no inicio da década de 1880, iniciou-se um movimento que viria a se firmar, como um marco na evolução da construção metálica, a Escola de Chicago.
2.3. Escola de Chicago
A Escola de Chicago foi um movimento surgido em 1880, protagonizado por arquitetos e engenheiros que propuseram e aperfeiçoaram, a partir da necessidade especifica de reconstruir da cidade de Chicago, métodos e sistemas construtivos, que serviram de base para o modelo de construção metálica das edificações modernas.
A arquitetura funcional respondeu, na América e na Europa, às exigências mecânicas da civilização industrial, por isso proclamou os tabus do utilitarismo, isto é, da adesão ao objetivo prático do edifício e à técnica, e ‘da casa de todos’ padronizada e anônima. (Zevi, 1996, p.125)
Nesse contexto, serão apresentadas, as obras de edifícios em múltiplos andares que historicamente apresentaram alguma inovação estrutural e, que por isso mesmo, são consideradas pelos autores, como marcos importantes na construção em aço.
Achilles (2013) explica que, a partir de 1870, Chicago vivenciava um grande processo de desenvolvimento e crescimento, como nenhuma outra cidade americana já havia experimentado. O autor afirma que no período de 1830 a 1900, a população da cidade passava de, aproximadamente, 300 a 1,5 milhões de habitantes. Chicago, a partir da metade do século XIX, era um grande centro produtor, tornando-se uma importante referência no meio-oeste americano. Hart, Henn e Sontag (1976), alegam que as oportunidades de negócio surgiram em diversos setores, como no setor alimentício, na produção e comercialização de madeira e na fabricação de máquinas e ferramentas, e que essa diversidade de oportunidades, desencadeou o crescimento da cidade em ritmo acelerado.
Hart, Henn e Sontag (1976) esclarecem que, em 1871, os edifícios e as casas de Chicago eram construídos quase que exclusivamente em madeira, tecnologia de construção muito comum nos Estados Unidos. Achilles (2013), explica que, no mesmo ano, a região sofreu com um período de chuvas muito escassas, o que provocou um dos verões mais secos da história de Chicago. Como consequência, focos de incêndio surgiram nas redondezas da cidade com frequência e, no dia 08 de outubro, impulsionado por fortes ventos, um incêndio de proporções desastrosas se espalhou pela cidade, sendo controlado somente dois dias depois, no dia 10 de outubro, resultando na destruição total ou parcial de cerca de 17.500 edifícios, deixando mais de 100.000 pessoas sem residência, fato que exigiu um grande empenho do setor público e privado para a reconstrução da cidade.
dos terrenos e da área construída em ritmo acelerado”. No processo de reconstrução, já ficavam evidentes algumas características importantes do aço para a construção civil. Em primeiro lugar, o sistema de construção industrializado das estruturas metálicas, minimizou os problemas provocados pelas dificuldades topográficas e de acessibilidade, tornando o canteiro de obra, praticamente o local de montagem da estrutura. Outra vantagem importante do uso do aço para as necessidades das novas edificações, era a possibilidade de projetar edifícios, cujas plantas apresentavam espaços livres de obstáculos estruturais e paredes divisórias, o que possibilitou uma grande versatilidade projetual, permitindo que se adaptassem a diversas necessidades de uso.
Em 1895, a tecnologia de construção em aço já era comum em outras cidades americanas como Nova Iorque, mas Chicago liderava o ranking do número de prédios construídos com esse sistema construtivo. Achilles (2013) declara que, na primeira década da reconstrução de Chicago, o medo de novos incêndios e a insegurança em relação a resistência do ferro ao fogo, promoveu por parte das autoridades uma prevenção a novos desastres, restringindo a construção dos edifícios a altura de cinco andares, embora o ferro permitisse uma maior verticalização. Enquanto isso, Nova Iorque, livre de tal preocupação, iniciou, em ritmo acelerado, a construção de edifícios mais verticalizados.
Hart, Henn e Sontag (1976), alertam para o fato que a verticalização das edificações não teria sido viável, se adjacente aos avanços da tecnologia da construção, não tivessem surgido outras invenções tecnológicas. Os autores assinalam que, em 1853, Elisha Graves Otis apresentou, na exposição de Nova Iorque, no Palácio de Cristal, o elevador de segurança, novo equipamento que ajudaria a impulsionar a verticalização nas grandes cidades americanas como Nova Iorque e Chicago.
2.3.1. Início e principais obras
Esse sistema de vigamento era apoiado em pilares de ferro fundido, no interior da edificação e por pilares de alvenaria, nos planos das fachadas. O projeto inovava pela esbeltes dos pilares externos e pelas aberturas largas que caracterizavam as janelas. A estrutura interna de pilares de ferro reforçava e dava uma maior rigidez ao sistema estrutural. Os autores ressaltam ainda que, a adoção desse sistema permitiu uma organização das plantas dos pavimentos marcadas por uma forte regularidade, obtida graças a modulação estrutural.
Fig. 8 Edificio Leiter 1 (1879). Imagem editadas pelo autor. Fonte: (01) KEYWORDPICTURE. Disponível em: http://www.keywordpicture.com/keyword/leiter%20building/. Acesso em 19 de mar. 2014.; (02) Hart; Henn e Sontag
(1976, p.12).
Fig. 9 Home Insurance Building (1884). Fonte: LOYOLA University Chicago. Disponível em: http://www.loyolachicagotps.com/apps/photos/photo?photoid=82302688. Acesso em 23 de mar. 2014. Benévolo (2001) ressalta a importância das obras de Jenney, esclarecendo que o sistema estrutural proposto e aperfeiçoado pelo arquiteto, permitiu aumentar as alturas dos edifícios sem sobrecarregar os pilares dos andares de baixo. O esqueleto de aço permitiu abrir nas fachadas, grandes planos de esquadrias que possibilitavam a entrada de luz. O autor reforça que a verticalização das estruturas demandou que novos sistemas de fundação em pedra, fossem desenvolvidos e aperfeiçoados até que em 1894, apareceu pela primeira vez, o concreto.
Também 1884, Bellei (2004) informa que, os arquitetos Holabird e Roche projetaram o Tacoma Building (fig. 10), edifício de 14 andares que utilizou, pela primeira vez, ligações rebitadas, o que garantiu uma maior rigidez estrutural que as ligações feitas anteriormente, com parafusos. Hart, Henn e Sontag (1976), descrevem que as fachadas do edifício eram marcadas, de cima a baixo, por “bay windows”, motivo arquitetônico que, em Chicago, perdurou até século seguinte.
Fig. 10 Tacoma Building (1884). Fonte: NYPL digital gallery. Disponível em:
http://digitalgallery.nypl.org/nypldigital/dgkeysearchdetail.cfm?trg=1&strucID=132525&imageID=96530&total=17&nu
Bellei (2004) esclarece que em 1885, a construção de edifícios de múltiplos andares, em estrutura metálica, ganhou um novo impulso a partir do momento em que as vigas de ferro foram substituídas por vigas de aço laminado, que eram produzidas nos Estados Unidos pela Carnegie Steel Company. O autor afirma ainda que, entre 1890 e 1893, “foram construídas em Chicago muitas estruturas cujas características típicas eram: ligações rebitadas, contraventamentos verticais e janelas salientes.” (Bellei, 2004, p.1)
Em 1891, foi construído o Fair Building (fig. 11), projeto onde Jenney aperfeiçoou o seu sistema construtivo, reduzindo as fachadas a leves proteções, sustentadas pelo esqueleto metálico interno e mantendo algumas partes em alvenaria compacta, com a forma de pilares com bases e capitéis clássicos, tratando os montantes metálicos como pequenas colunas. (BENÉVOLO, 2001)
Fig. 11 Fair Building (1891). Imagem editada pelo autor. Fonte: HISTORY OF THE BUILDING ENVELOPE. Disponível em: http://www.columbia.edu/cu/gsapp/BT/EEI/HISTORY/history2.html.save. Acesso em 26 de mar. de
2014.
Praticamente no mesmo ano, em 1891, foi concluída a obra do Manhattan Building (fig. 12), também de autoria de William le Baron Jenney, o primeiro edifício no mundo a alcançar a altura de 16 andares.
horizontal balizada pelas vigas. Achilles (2013) ressalta que o edifício apresenta uma fachada que se resume praticamente ao esqueleto estrutural, a um minimalismo que Mies Van der Rohe, algumas décadas mais tarde vai definir como “quase nada”.
Fig. 12 Manhattan Building (1891). Disponível em: http://frankmcmahon.com/431dearborn/info/manfacade.htm. Acesso em 27 de março 2014.
