Tomo II - Capítulo XIII - Elementos estruturais

Elementos estruturais são geralmente classificados segundo duas condições de apreciação: de acordo com sua forma geométrica e de acordo com o a carga de força à qual estiver prioritariamente sujeita.

Forma geométrica:

A maior parte dos elementos que compõem estruturas arquitetônicas modernas tem forma prismática, de sólido limitado por pelo menos dois polígonos congruentes ou três ou mais paralelogramos. Estes polígonos, que devem estar situados em planos paralelos, são as bases.

Segundo esta perspectiva os elementos estruturais podem ser blocos, barras sólidas ou conformadas, folhas e fios.

Bloco é o elemento estrutural que não apresenta predominância representativa duma dimensão sobre as outras. A mesma denominação (bloco) é empregada para esta geometria quando se considera a aplicação de forças. Os blocos, quando constituídos de materiais muito densos apresentam grande resistência a forças que concorram para sua compactação, isto é, forças que tendam a comprimir esse tipo de peça estrutural. Um tijolo é bem representativo de um bloco. Associações homogêneas de blocos podem constituir grandes complexos arquitetônicos, geralmente tirando partido da resistência a forças de compressão sobre cada um dos elementos, transferidas no conjunto, em harmonia. Um dos exemplos mais significativos de sistemas estruturais com blocos são as catedrais góticas medievais.

Barra ou haste é o elemento estrutural que apresenta o predomínio de duas dimensões sobre uma terceira, constituindo uma peça mais ou menos longa, estreita e rígida. Em geral têm secção retangular. Sob o ponto de vista do carregamento, barras ou hastes assumem diferentes nomenclaturas técnicas: as que são submetidas fundamentalmente à compressão axial são tratadas como pilares; as que são submetidas a tração por meio de forças que atual segundo seu eixo principal são denominadas tirantes e as que estão submetidas a forças perpendiculares a seu eixo longitudinal, impingindo-lhes flexão e eventual cisalhamento são denominadas vigas.

Vigas de madeira, de concreto ou de aço são representativas de barras – ou hastes – carregadas no estudo das estruturas arquitetônicas. Barras ou hastes pouco espessas, portanto mais flexíveis, recebem eventualmente outras denominações segundo o lugar exato de sua aplicação num sistema estrutural.

Fio é o elemento que apresenta a predominância muito grande de uma das dimensões sobre as outras duas, casos em que o comprimento se apresenta muito longo em relação às medidas das seções. O fio, que comporta geralmente carga mecânica de tração, é denominado estaio ou, simplesmente cabo. Na maior parte das vezes esse elemento tem seção circular, mas podem apresentar nesse particular outra geometria. Na Arquitetura seu emprego está associado a materiais com grande coesão molecular como os metais e os polímeros.

Folha é a denominação técnica geométrica de elemento estrutural que apresenta a predominância de duas das três dimensões sobre a terceira. São designações comuns de peças lisas e pouco espessas, feitas de material consistente, como metal, madeira, vidro, etc. Como no caso das barras, a placa apresenta também a supremacia de duas dimensões sobre uma terceira. Porém, essa hegemonia é muito mais acentuada. A terceira dimensão, a espessura, neste caso, é ínfima se comparada às outras. Quando carregada segundo perpendicularmente a sua maior face, recebe o nome de placa ou laje; quando o carregamento principal incide perpendicularmente a outra face, das de menor área, é denominada chapa, parede ou, em casos especiais, diafragma.

Outras formas


Os sistemas estruturais na Arquitetura podem ser constituídos de elementos simples, de maneira homogenia, isto é, com pouca variedade. Podem ser ainda complexos, quando compostos com a combinação de elementos básicos, como treliça ou cesta, rede, membrana, etc. Os sistemas mistos combinam ainda:

Casca é a denominação do elemento estrutural, carregado ou não, quando há deformação de uma chapa no sentido de sua espessura, sem que isto represente alteração significativa dessa dimensão, porém alteração da planura se verifica um ganho de resistência geométrica. Se observarmos uma folha de papel amassada, um parabolóide, em uma hiperbólica, um ovóide, teremos exemplos corretos de casca. Na natureza, as conchas são arquétipos corriqueiros de casca. Os concretos simples, armados ou protendidos favorecem a construção de estruturas arquitetônicas desse tipo.

Ninho de sofrê (icterus jamacaii)

Treliça e cesta são denominações da conjugação de barras, no primeiro caso, ou cabos, no segundo, inter travados, de modo a conferir rigidez ao conjunto formado por esses elementos estruturais. Em Arquitetura, podemos definir uma cesta como sendo um sistema composto de hastes ou outros elementos mais ou menos rígidos, associados por encaixe ou soldadura, de modo a compor um conjunto tridimensional estável. Na Natureza a trama vista no ninho do sofrê (ou corrupião - icterus jamacaii) é um exemplo qualificado do que na Arquitetura vem a ser a cesta. A própria Arquitetura mostra a estrutura do Estádio Olímpico de Beijing como um exemplo irretocável, característico da cesta.

Rede também constitui uma trama, mas difere estruturalmente de cesta principalmente pela elasticidade de seus elementos, cabos, basicamente, e cabos são extremamente flexíveis. Cesta é formada por hastes, constituindo um sistema com maior rigidez. Na Arquitetura, se tem, entre outros, no exemplo já citado da cobertura suspensa do pavilhão da Alemanha na Expo 67, em Montreal, de Frei Otto, a transposição clara da estrutura natural das teias de aranha.

Membrana em Arquitetura também significa uma trama de fibras, fios ou, ainda: de cabos geralmente muito finos quando comparados às áreas que servem. É a designação genérica de fina camada de tecido ou polímero que recobre uma superfície ou serve de divisão a um espaço. Podem ser exploradas nos processos estruturais construtivos, submetidas à tensão, tracionadas. Em alguns casos, em forma de tendas, como no aeroporto de Denver. Noutros em forma de balões inflados, como nos casos de armazéns temporários. Neste caso, conhecidas como estruturas pneumáticas.

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