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25/09/2012 Engenharia Estrutural Potiguar bate quatro recordes nacionais

A ENGECAL - Engenharia E Cálculos é recordista nacional da RANKBRASIL (livro dos recordes brasileiros) por quatro vezes na área de projeto estrutural. Este artigo tem por objetivo apresentar as principais características dos projetos estruturais das obras premiadas, que servem de orgulho para todos os norte-riograndenses. 1-PÓRTICO MONUMENTAL DE NATAL- Estrutura com maior balanço em concreto protendido do Brasil e das Américas-60 m Quem passa pela principal via de acesso na cidade de Natal na BR-101, não deixa de admirar o belíssimo pórtico suspenso. O RankBrasil certificou na cidade de Natal - RN o recorde de “Estrutura com Maior Balanço em Concreto Protendido do Brasil ”, e a “Maior Estrutura” das Américas, com uma incrível estrutura de 60 metros total, sendo 50 metros em balanço e dez metros de engaste. O monumento está localizado na principal via de acesso a cidade de Natal, na BR-101, podendo ser admirada por todos, como um reluzente cometa iluminado, tem acabamento de uma estrela espacial com barras metálicas inscrita em uma esfera de quatro metros. O Pórtico Monumental que atravessa a larga via de acesso possui um balanço de 50 metros e termina do outro lado da calçada sobre três estátuas representando os Reis Magos, foi um presente em comemoração aos 400 anos da cidade, no ano de 1999, e representa o cometa que orientou os três Reis Magos a Belém para o nascimento de Jesus Cristo. As responsabilidades da obra do projeto monumental ficaram por conta dos projetistas estruturais da firma Engecal Engenharia e Cálculos, destacando o engenheiro José Pereira da Silva, como autor do projeto, e como co-autores aparecem Flávio César Pereira e Fábio Sérgio Pereira.

O projeto arquitetônico do Pórtico é de autoria do arquiteto Moacyr Gomes, e a estrutura foi construída em um tempo recorde de 60 dias pela construtora A. Gaspar S.A, tendo como um grande desafio construí-lo sem obstruir o trânsito. Pela beleza e criatividade da obra, o Pórtico é referência na cidade e símbolo de destaque, sendo veiculadas imagens noturnas do monumento nas chamadas do Programa Jô Soares, pela Rede Globo de Televisão. No ano que a cidade de Natal-RN completou 400 anos de existência, foi criado um monumento comemorativo, que reproduzisse um cometa orientando os três reis magos no caminho para Bélem comemorando o nascimento de Jesus Cristo. Seu projeto arquitetônico foi realizado pelos arquitetos Moacyr Gomes e Eudes Galvão, tendo como projetistas estruturais os autores deste trabalho. O Pórtico está localizado na principal via de acesso à cidade de Natal sendo visto por todos os motoristas, como um reluzente cometa, iluminado à noite, terminando numa grande estrela espacial de barras metálicas inscrita numa esfera de 4m de diâmetro pesando 48KN, atravessando a larga via de acesso, possuindo a marca de balanço recorde em concreto protendido da América Latina de 60m, terminando no outro lado da calçada em cima de três estátuas enormes de 4 m de altura, obra do escultor conhecido pelo nome de “Mancha”.

Sua estrutura é uma viga em balanço de 60m com seção transversal variável, vazada em 80% do comprimento, com parede de espessura variável e maciça nos 20% da extremidade, de forma triangular com vértice voltado para baixo. O Pórtico foi parte integrante do livro “O Concreto no Brasil-Pré Fabricação-Monumentos-Fundações” - Vol.III, do Engenheiro Augusto Carlos de Vasconcelos, lançado no 44º Congresso Brasileiro do Concreto do Instituto Brasileiro do Concreto. No final de 1999, o Pórtico Monumental de Natal foi construído no intuito de comemorar os 400 anos da cidade de Natal representando com um cometa orientando a chegada dos três reis magos a Bélem para o nascimento de Jesus Cristo.

A obra foi construída no prazo incrível de 60 dias pela construtora A. Gaspar S. A, tendo como grande desafio construir o monumento sem paralisar o trânsito, o que seria uma tragédia. Como solução em consequência do custo e do prazo, foi resolvido executar a concretagem em uma só etapa, com cimbramento disposto de tal modo que não prejudicasse a circulação de veículos. O escoramento foi feito por torres metálicas, sendo consumidos 18 t de aço CA-50 e 80 m3 de concreto armado. Sendo o solo resistente, foi possível executar as fundações por meio de 8 tubulões de diâmetro de 1,20m, a céu aberto com profundidade de 6,20m. Pela distribuição dos tubulões, as diversas cargas atuantes são muito diferentes, a máxima chega a 262 tf e a mínima a 88 tf. Vale salientar a ausência de tração. A máxima compressão determinada no cálculo final foi de 2.620 k N. O Concreto nos tubulões foi projetado com resistência fck= 20 Mpa, sendo consumidos nos tubulões 72 m3 de concreto. O bloco de fundação contribui com seu enorme peso para evitar o tombamento na situação mais desvantajosa, sem necessidade de trações nos tubulões. Sua forma em planta é simétrica em relação ao eixo longitudinal, porém é irregular com altura constante de 2,80 m. A estrutura do Pórtico é uma viga em balanço de 60 m (recorde de balanço em concreto protendido da América Latina) com seção transversal variável, vazada em 80% do comprimento, com parede de espessura variável e maiça nos 20% da extremidade, de forma triangular com um vértice voltado para baixo. A viga parte de um bloco de fundação de 2,8 m de altura, partindo excentricamente do bloco com uma inclinação de 37 graus . Na seção de engastamento, a seção triangular possui uma base superior de 4,54 m e uma altura de 6,39 m.

Os serviços de protensão foram realizados pela PROTENDE, sendo consumidos 102 m3 de concreto protendido. A seção é protendida com 26 cabos de 12 cordoalhas de bitola de 12,7mm de aço CP190-RB (7,2 t). Na extremidade, a seção triangular se reduz para 0,70m de base e 1,00 m de altura. No vértice inferior, o ângulo é constante em todo o comprimento, para facilitar as formas. Os cabos de protensão são protendidos e ancorados pela parte inferior (ancoragens ativas) e pré-blocados na extremidade (ancoragens passivas), possuindo comprimentos variáveis de acordo com a necessidade estática. A protensão foi realizada por etapas, atingindo uma força de protensão de 31.200 K N (1200 K N/cabo). A diretriz ao longo do comprimento é circular, com raios de curvatura diferentes no infradorso e no extradorso. No cálculo da estrutura feito pela ENGECAL - Engenharia e Cálculos Ltda., foram considerados além do peso próprio do concreto e da estrela de 48 K N, também o efeito do vento frontal e lateral e da protensão nas diversas etapas. Em relação aos maiores balanços existentes no Brasil, temos os seguintes dados: PÓRTICO MONUMENTAL DE NATAL - 60M, MARQUISE DO MARACANÃ - 32M, MONUMENTO CASTELO BRANCO- 28 M, MARQUISE DO MINEIRÃO - 26 M.

 2-GINÁSIO NÉLIO DIAS - Ginásio com maior vão em concreto armado do Brasil - 30m. Inaugurado em 13 de dezembro de 2008, o projeto estrutural foi de autoria da empresa ENGECAL – Engenharia e Cálculos Ltda., através de seus diretores, os engenheiros José Pereira da Silva, Flávio César da Costa Pereira e Fábio Sérgio da Costa Pereira. Moderno e com arquitetura exuberante, o ginásio poliesportivo recebe destaque especialmente pela forma inovadora de sua cobertura. “A principal inovação é que, no lugar de vigas retas, a cobertura possui vigas radiais (distribuídas radialmente), constituídas de grandes balanços em concreto armado, com 30 metros de vão livre”. O ginásio recordista está em uma área de 30 mil metros quadrados, com três níveis de arquibancadas e capacidade para 10 mil pessoas. O projeto arquitetônico é de Moacir Gomes. O novo ginásio da zona norte, apresenta grande beleza arquitetônica e relevantes inovações nas suas estruturas, especialmente na estrutura de cobertura. A estrutura de cobertura destaca-se de forma inovadora pela presença de vigas radiais constituídas de grandes balanços em concreto armado, com vão livre da ordem de 30.00m. Estas vigas de inércia variável engastam-se em pilares de grande rigidez e recebem nas extremidades as reações de apoio transmitidas por uma viga anelar, também de concreto armado, que serve de sustentação a uma cúpula metálica com diâmetro de 20.00m. A viga anelar, concebida com grande rigidez, tem uma importante função estrutural de equalização das deformações nas extremidades dos balanços.

A acentuada inclinação das vigas radiais, além de proporcionarem uma inusitada beleza arquitetônica, contribuem para um rápido escoamento das águas pluviais. Outra inovação de ordem estrutural que proporciona excepcional beleza arquitetônica é representada pela presença de cascas curvas de concreto armado, bastante esbeltas, interligando as vigas principais radiais. A presença destas cascas, além da sua grande contribuição no escoamento de águas pluviais, reduz grandemente a importância da impermeabilização do concreto.

As arquibancadas são constituídas de vigas radiais suplementares inclinadas que recebem diretamente as cargas transmitidas pelas vigas tangenciais que dão sustentação as lajes. A definição do tipo e distribuição das fundações que deveriam dar equilíbrio aos grandes balanços representou uma das fases mais difíceis na análise estrutural. Elas são constituídas de tubulões à céu aberto, com diâmetro de 1.00m, encimados em grupos por blocos de coroamento de grande rigidez, interligados radialmente por vigas de contraventamento. As juntas de dilatação radiais, dispostas a cada módulo de 3 vãos, são projetadas nas lajes, com separação de 40cm entre as estruturas principais. Na obra, executada pela construtora A. Gaspar S/A, a superestrutura, sofreu um rigoroso acompanhamento da ENGECAL para controle das deformações nas diversas fases construtivas planejadas. No planejamento da obra foi prevista a remoção controlada do descimbramento dos balanços por módulos, entre juntas de dilatação, já interligados pela viga anelar, de forma a haver um trabalho conjunto desde as primeiras deformações. Na retirada do descimbramento dos primeiros módulos verificou-se uma flecha na extremidade dos balanços da ordem de 30cm, um pouco superior a flecha calculada em decorrência, principalmente, da influência da rotação na seção de engastamento.

A destacada leveza estrutural da obra, representa um marco em grandeza de vão de estrutura em balanço em concreto armado. Após a retirada do descimbramento de todos os módulos foi feita então a interligação dos trechos já concretados do anel de interligação. Deve-se destacar que a quase totalidade de outras praças de esportes no Brasil as estruturas apresentam cobertura constituída de arcos metálicos ou de concreto armado ou, mais recentemente, de treliças espaciais metálicas. A estrutura do Maracananzinho é um exemplo típico em concreto armado, com a cobertura em cúpula de concreto armado, enrijecida por vigas principais radias convergentes para um anel central e vigas tangencias. A grande diferença simplificadora, conforme exposto, reside na presença de arcos radiais e não vigas retas. Uma exceção local de exemplo com viga reta, com aplicação do concreto protendido, é representada pela estrutura de cobertura do ginásio do SESI, em Natal. A execução da obra do ginásio da Zona Norte e obras congêneres confirmou ser imperativo o detalhamento diferenciado das armaduras de elementos estruturais de grande altura, as chamadas vigas-parede, em face da diferenciada distribuição das tensões normais e de cizalhamento. As armaduras de tração, por exemplo, devem sempre se estender numa maior profundidade, formando um talão ou feixe de tração, podendo-se para isto, aumentar a distancia entre camadas de amaduras. O diagrama de distribuição das tensões normais comprova, ainda, a redução do braço de alavanca dos momentos resistentes nas condições de serviço, fator de importância capital no dimensionamento. A intensidade e distribuição das armaduras de pele, por sua vez, são, também, de importância fundamental para controle e distribuição da fissuração lateral.

 

3 - CATEDRAL METROPOLITANA DE NATAL- Catedral com maior vão em concreto protendido do Brasil - 60 m A Catedral Metropolitana de Natal foi inaugurada em 21 de novembro de 1988, os projetos arquitetônico e estrutural tiveram como objetivo representar um conjunto de linhas que elevam o homem a Deus, com base no princípio da funcionalidade, que define que uma igreja é bem sucedida se estiver completamente a serviço do culto e se der a esse mesmo culto beleza e intrínseca sacralidade. Sabe-se que as igrejas antigas eram compostas de naves compridas onde os fiéis, mais distantes ou encobertos pelas colunas, não podiam participar da liturgia. Por isso, é necessário que a igreja moderna ofereça condições de participação ativa a todos os fiéis, o que significa não só a visibilidade e audição, mas também facilidades para os movimentos rituais para a comunhão.

A Catedral tem uma capacidade de 3000 pessoas sentadas e ocupa 30% da área do terreno(60mx45m). A sua superestrutura apresenta uma cobertura composta de dez vigas longitudinais de concreto protendido no sistema Freyssinet com inércia variável, simplesmente, apoiadas com vãos variáveis entre 50 e 60 cm. Estas vigas se apóiam através das articulações de neoprene (apoio anterior) e neoflon (apoio posterior), em pilares de concreto armado de pequena e grande esbeltez. Todo o escoramento foi feito por estruturas metálicas. As lajes são pré-moldadas compostas por nervuras transversais as vigas principais e aparentes. As vigas principais são contraventadas por vigas transversais de concreto armado. Sua infra-estrutura é composta de tubulões com dez metros de profundidade, onde o bloco de coroamento da parte posterior, tem 1m de altura e são em forma de “T”, sendo os dois tubulões paralelos de tração, ou seja, o próprio peso da estaca equilibra a força que tende a levantar a estaca, e mais duas estacas de compressão. O bloco de coroamento dos tubulões anteriores apresenta-se de forma retangular, sendo composto por duas estacas.

Vale salientar que a Catedral não apresenta pilares centrais para não prejudicar a visão do culto, as suas paredes laterais possuem um sistema de vigas e colunas de contraventamento para dar sustentação a alvenaria existindo uma espécie de cantoneira metálica presa as duas vigas longitudinais das extremidades dando uma mobilidade aceitável a alvenaria. A Planta da Catedral apresenta forma trapezoidal, tendo dois pavimentos: a nave, apresenta um vão unico, sendo que o sub-solo com área de 2300m2 ficou reservado para os diversos orgãos e setores da arquidiocese (sanitários, salão nobre, sacristia ,capela). A fachada posterior é composta por um gigantesco vitral de 23 m de altura por 36 m de largura, representando a “Aurora Matutina” dando uma visão mística, sublime e apoteótica. Com a marca de 60 metros, recorde é da igreja localizada na capital do Rio Grande do Norte. A obra foi projetada estruturalmente pelo engenheiro civil José Pereira da Silva.

A Catedral Metropolitana de Natal – RN entra para o RankBrasil em 2012 por ser a Catedral com maior vão livre em concreto protendido, com a marca de 60 metros. A área total da Catedral em planta é de 3.250m² e por sua beleza arquitetônica e concepção estrutural, a obra é vista até hoje como extremamente moderna. Marconi Grevy desenvolveu o projeto arquitetônico. O estrutural é de autoria do engenheiro civil José Pereira da Silva e co-autoria dos engenheiros civis Flávio César da Costa Pereira e Fábio Sérgio da Costa Pereira. A idéia da obra partiu da Arquidiocese de Natal, concretizando um sonho antigo, de construir um monumento religioso condizente com o crescimento da cidade. O concreto protendido foi utilizado para permitir vencer um vão livre de 60 metros, em cobertura com vigas curvas de altura variável: “Foi um desafio por ser a primeira obra de concreto protendido executada em Natal, com toda a equipe técnica, inclusive operários, radicada na cidade”.

Entre os problemas enfrentados para executar o projeto, constam a complexidade da Catedral, a equipe técnica estritamente local e a necessidade de fixação de escoramento e formas de madeira com até 25 metros de altura, sem nenhum acidente. Outro obstáculo tem relação com a Matemática, pois na época, o cálculo estrutural foi desenvolvido apenas com a utilização de régua de cálculo e máquina manual de calcular, da marca Facit. Pela escassez de recursos e dificuldades de ordem construtiva, a obra foi executada de forma bastante lenta. A Catedral ficou pronta em cinco anos. A Catedral de Natal foi edificada sem pilares ou vigas no seu interior, no sistema construtivo denominado concreto protendido. O concreto protendido é recomendado para todas as obras com grandes vãos, nas mais diversas formas, com reduzidas dimensões e deformações. A obra foi toda executada por administração direta da Arquidiocese de Natal, com equipe técnica dirigida pelo engenheiro Malef Carvalho e supervisionada pelo autor do projeto estrutural. Uma das curiosidades da obra, é que pela primeira vez foram utilizadas fundações excêntricas, constituídas de tubulões a céu aberto, parte deles servindo apenas de contrapeso.

Em 13 de outubro de 1991, a Catedral Metropolitana de Natal recebeu o papa João Paulo II, durante a sua terceira visita ao Brasil. No ano de 2005, a Catedral teve a iluminação do projeto Natal Luz, da Eletrobras. A igreja foi escolhida para obter a decoração especial entre 70 monumentos selecionados em 55 cidades do Brasil. A escolha da Catedral aconteceu pela sua moderna arquitetura e por estar localizada no coração da cidade. Ao todo 100 mil lâmpadas e 500 metros de cordão luminoso decoraram a edificação. A Catedral Metropolitana de Natal fica no centro da cidade, ocupando a área da antiga praça Pio X, no final da avenida João Pessoa, uma das principais de Natal. A pedido do RankBrasil, o engenheiro civil de Curitiba – PR, Rogério Luis Poiani, analisou o projeto da igreja e concluiu que realmente se trata de uma obra em concreto protendido, com vãos de 60 metros. “Não observei até hoje em minha vida profissional (14 anos) vãos maiores que os da Catedral de Natal”, destaca o engenheiro.

4 - GINÁSIO DO SESI/SENAI - Ginásio com maior vão em concreto protendido do Brasil - 60 m. O ginásio do SESI/SENAI destaca-se além da beleza arquitetônica, como uma das mais arrojadas obras da engenharia estrutural do estado do Rio Grande do Norte, sendo a primeira edificação em concreto protendido projetada e executada no Rio Grande do Norte e talvez o único ginásio no Brasil com cobertura em vigas retas de concreto protendido. Trata-se de uma estrutura executada há cerca de 34 anos com vão livre variável de 32-60 m, com sistema estrutural em 13 vigas bi-apoiadas, de um lado em 13 articulações de neoprene (30cm X 40cm X 4cm) e do outro em 13 articulações de neoflon ( 30cm X 40cm X 4 cm), dispostas sobre 26 pilares de concreto armado com seção transversal variável com modulação de 5m e sobre eles se apóiam as vigas inclinadas das arquibancadas. As fundações são constituídas por estacas pré-moldadas de concreto armado de seção transversal de 0,20 m x 0,20 m com duas ou quatro por bloco de coroamento e espaçadas de 1,80 m. A estrutura de cobertura é constituída de lajes de concreto armado que se engastam nas vigas principais de concreto protendido. As vigas de concreto protendido tem geometria longitudinal em forma de V invertido, seção transversal variável e cabos de protensão contínuos, com ancoragens ativas em ambas extremidades. Na face inferior, no meio do vão, consta uma mísula parabólica, concordando com dois trechos retos convergentes, objetivando a eliminação de concentração de tensões. A estrutura global apresenta duas juntas de dilatação desenvolvidas na direção transversal, dispostas simetricamente com relação ao eixo principal. Com a marca de 60 m de vão livre, o ginásio tem o maior vão em concreto protendido do Brasil, recorde homologado pela RANKBRASIL em 2012. De autoria da ENGECAL-ENGENHARIA E CÁLCULOS LTDA, tendo como projetistas estruturais os Engs.José Pereira da Silva, Flávio César da Costa Pereira e Fábio Sérgio da Costa Pereira.

 

*José Pereira da Silva é Engenheiro Civil, Especialista em Estruturas de Concreto Protendido, Especialista em Estruturas de Concreto Armado, Especialista em Estruturas Metálicas, Diretor da Engecal - Engenharia e Cálculos Ltda.

Colaborador: José Pereira da Silva engecal@digi.com.br

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