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Com apoio da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (Fapemig), um estudo está sendo feito em Minas com o objetivo de desenvolver estruturas mais resistentes às edificações. O engenheiro civil, mestre e doutor na área, Ernani de Araújo, orientou uma pesquisa de mestrado na Universidade Federal de Ouro Preto (Ufop) que propõe uma estrutura mais estável e segura às edificações, mesmo quando submetidas a fortes ventos e terremotos.
A proposta foi tema da dissertação de Cristina Evangelista Silva e consiste em um modelo arquitetônico e estrutural específico, voltado para a construção residencial para famílias de baixa à média renda, respeitando os conceitos de sustentabilidade. A pesquisa começou há 10 anos, com a dissertação da aluna Laila Nuique, que propôs o desenvolvimento de uma estrutura metálica em aço, mais econômica para construções comerciais. A ideia foi amadurecida e ganhou nova forma na dissertação de Evangelista.
A nova pesquisa apresenta um projeto de construção alternativa industrializada, viável economicamente e resistente, principalmente ao vento. Isso se dá por meio do pórtico (elemento estrutural que dá equilíbrio e rigidez à construção) desenvolvido, que é confeccionado em aço e é bidirecional, ou seja, posicionado em duas direções, garantindo a segurança da construção.
Segundo descreve Evangelista, os pórticos apresentados são modelos espaciais formados por arcos que se cruzam e proporcionam a estabilidade de uma construção em duas direções perpendiculares, quando submetidos a ações externas, como abalos sísmicos e ventos de até 200 km/h. “Com esse tipo de pórtico, o vento pode bater em qualquer direção e a construção fica segura”, afirma Ernani Araújo.
O trabalho incluiu uma análise estrutural por meio da construção de maquetes físicas e de simulações virtuais, que indicaram questões, como resistência e deformações provocadas na estrutura em razão do vento. “Também foi feita a análise da arquitetura, com o estudo da modelagem da estrutura, da geometria e do espaço a ser ganho. Depois, foram feitas as outras análises, como deslocamento, vinculação e condições de contorno”, relata Araújo.
Para as análises, foram utilizados os programas de computador AutoCad (projeto arquitetônico e estrutural); SketchUp (modelagem em 3D) e Ansys (análise estrutural dos pórticos bidirecionais). Uma análise comparativa com outros modelos estruturados em aço e com a construção convencional foi realizada por meio do programa Cypecad. “Com os resultados obtidos, concluímos que o perfil de análise suportou os carregamentos aplicados, não houve rompimento da estrutura e sua deformação e deslocamento foram muito pequenos”, relata Cristina Evangelista.
O modelo proposto também se difere dos convencionais pelo uso de formas arredondadas. Pela análise estrutural do formato, usando conceitos de engenharia civil, foram investigadas as tipologias estruturais, apontando que o formato em arco é mais fácil de ser executado e eficiente. Esse princípio também foi aplicado na construção dos pórticos. “Os romanos já sabiam que modelos circulares e parabólicos são os melhores. No Coliseu, por exemplo, muita coisa é feita em arco. O mais eficiente é o modelo parabólico, mas, por ser mais difícil de executar, o circular é mais usado”, elucida Ernani Araújo.
Ação e reação
Quem já passou do ensino médio e não matou as aulas de física certamente vai se lembrar da 3ª Lei de Newton (Lei da Ação e Reação), segundo a qual um corpo A, que exerce força sobre um corpo B, recebe deste uma força de mesma intensidade, mesma direção e em sentido contrário. É o que acontece nas construções a todo o momento, em razão de ações externas, como peso, ventos e impactos. “Quando um vento bate em uma construção, ele provoca pressão e sucção. Quando esses dois efeitos se somam, ele tende a arrancar parte da construção. Assim, o vento pode arrancar janelas, portas e telhas de uma edificação”, explica Araújo.
As reações acontecem em movimentos internos e, com base nesses esforços, os pesquisadores chegaram às medidas exatas e mais adequadas aos tubos que formam os pórticos. Outra inovação apresentada na pesquisa é a flexibilidade desses tubos, alcançada por meio de indução eletromagnética. “Ela permite a curvatura do material, formando pórticos em arcos que se cruzam no espaço, em direções travadas, deixando a construção livre de ações horizontais (ventos). Não existe na história da engenharia, nem da arquitetura, o conceito de pórticos de estabilização bidirecionais. Esta é a grande inovação do projeto”, diz Araújo. “Além disso, nossa construção é mais leve, mais resistente estruturalmente, mais barata e dentro do conceito de sustentabilidade, com poucos resíduos e poucas perdas”, completa.
