Tomo I - Capítulo I – Forças

Forças
Pelo que nos ensina a teoria dominante da cosmologia do universo em expansão, tudo que há está em movimento desde o “Big Bang”. Aliás, Albert Einstein sintetizou com a teoria da relatividade que a quantidade de matéria e de energia é constante: . Apesar da grande novidade trazida pelo cientista em 1905 a operação que satisfaz a estabilidade das construções arquitetônicas ainda se basta na mecânica clássica. A presunção de que os elementos que compõem as estruturas dos edifícios estão satisfatoriamente contidos na Estática, mais especificamente na inércia, para a qual um corpo não submetido à ação de um conjunto de forças cuja resultante seja nula não sofrerá variação de velocidade. Isto significa que, se em movimento, sua velocidade se manterá constante e, se parado, assim também permanecerá. A formulação de Isaac Newton em 1687 de que matéria atrai matéria na razão direta de suas massas e na razão inversa (do quadrado) da distância que as separa nos revela que a interação dessa atração se dá por meio de um ente denominado força, algo do qual se tem, na prática, o conhecimento da existência mais evidente por seus reais efeitos, e potenciais: uma bandeira desfraldada pela força do vento, uma corda rompida ou um estivador extenuado por excesso de carga, um travessão arqueado pela conjugação de seu peso próprio e seu vão livre, etc.

Forças internas
As forças internas aos materiais têm origem na estrutura molecular e, antes na estrutura atômica dos elementos que constituem sua essência formadora. Na medida em que haja ou que se empreste energia a esses elementos, a tendência dos elétrons, de carga negativa e praticamente desprovidos de massa, será a de se afastar do núcleo munido de massa e carregado positivamente. Isto promoverá expansão em cadeia na estrutura atômica, molecular e na dimensão do material o qual se esteja apreciando. Se houver decréscimo de energia, ocorrerá o contrário: elétrons tenderão a reduzir velocidade e a se aproximarem dos seus respectivos núcleos, fazendo com que todo o sistema material se contraia, o que também virá a alterar as dimensões do objeto em observação. Essa variação geométrica potencial das dimensões será mais facilmente observada numa peça quanto mais se observe a maior de suas três dimensões. A esse fenômeno, no estudo dos materiais, se denomina “contração” ou “dilatação” dos corpos, segundo a natureza da variação das dimensões será, pois negativa ou positiva. Um corpo sólido, como é o caso objetivo dos sistemas estruturais da Arquitetura, modifica suas dimensões ao ter variada sua energia interna, sua temperatura. Para cada material existirá um coeficiente α de dilatação (ou de constrição) linear específico, dependente da quantidade de energia emprestada ou retirada. O produto deste coeficiente e da variação da temperatura será proporcional à dimensão linear original . A variação quanto ao alongamento ou à retração linear, isto é, a diferença entre o tamanho final e o original. Será idêntica ao produto da dimensão linear original com a variação térmica incrementada ao coeficiente. A área de uma seção ou o volume de um corpo submetido à variação de energia (temperatura) interna também variarão proporcionalmente. U

Forças externas
O aumento dimensional nos corpos que compõem as estruturas arquitetônicas causado pelo fator energético (temperatura), quando há conjugação destes corpos materiais formando um sistema, pode impingir esforços de uns sobre outros. Neste caso, passando a haver ação e efeito de uma força externa de uma peça sobre a outra, ou sobre uma seqüência de outras, até a absorção final do conjunto de forças pelo substrato ao qual o aparelho estrutural esteja ancorado. Porém, a que se considerarem, maiormente forças de natureza totalmente externa ao sistema. Estas são as mais ocorrentes e significativas na questão arquitetônica. Essas forças são geralmente denominadas cargas ou carregamentos e provém das massas das próprias peças que constituem o sistema estrutural, tornadas pesos pela ação da gravidade, denominadas “pesos próprios”; do conjunto de pesos de outros elementos animados e inanimados que fazem parte do conteúdo dos entes arquiteturais como equipamentos fixos ou móveis, mobília, pessoas, veículos e seus movimentos sobre as edificações; forças advindas de fenômenos meteorológicos tais como ventos, precipitações atmosféricas de água, neve ou gelo; e ainda dos movimentos telúricos como os terremotos aos quais se poderiam considerar também, ainda que raros e praticamente imprevisíveis, alguns efeitos de precipitações siderais. As forças externas que interessam à Arquitetura são as que vêm a imprimir deformações aos seus sistemas estruturais, os quais devem garantir reação de modo a que nunca se alterarem quanto à estabilidade formal, absoluta ou relativa, em relação ao meio imediato. Essas forças se apresentam, eventual ou permanentemente, no sentido de tentar distender, comprimir, torcer, cortar e flexionar, de maneira isolada, combinada ou conjuntamente os sistemas estruturais, cabendo a estes resistir-lhes as ações.

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