tecnicas de construção civil

Técnicas de Construção Civil: por que são tão importantes?

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As técnicas e os materiais de construção modernos têm suas origens no final do século XVIII, quando do advento da Revolução Industrial. Até essa época, os materiais mais utilizados eram a pedra e a madeira (chalés de madeira, por exemplo): a estrutura das construções constituía-se essencialmente de pavimentos de madeira sustentados por paredes de pedra. Muito embora as escolas de engenharia da Europa já tivessem estabelecido uma atitude científica em relação aos projetos, bem poucos construtores tinham o conhecimento necessário para calcular a resistência de estruturas (até mesmo procedimentos simples como avaliar o traço do concreto ainda eram ignorados).

O ferro era usado em pequenas quantidades, como material auxiliar, pois sua manufatura dependia do carvão de madeira, cujos suprimentos eram escassos.

Edíficio arranha-céu do século 19
Arranha-céu projetado por Louis Sullivan, em Búfalo, Estado de Nova York, em 1897. O edifício Guaranty tem base de aço e é recoberto de ladrilhos – um avanço para a época.

Sua importância nas construções só aumentou após 1708, quando se descobriu que o coque podia substituir o carvão nos altos-fornos. Em 1779 a conclusão da ponte de ferro sobre o rio Severn, nas proximidades de Coalbrookdale, na Inglaterra, marcou o fim da pedra e da madeira como principais materiais de construção. Seu arco de 30 metros de extensão, apesar de modesto para os padrões atuais, constituiu uma grande façanha da engenharia. Além disso, as peças de ferro eram feitas em duas partes apenas, cada uma pesando 5 3/4 toneladas e medindo cerca de 21 metros de comprimento.

Desenvolvimento das Técnicas de Construção Civil

Edifício em Nova York com luzes acesas durante a noite
O Edíficio Seagram, localizado em Nova York, projetado por Mies Van Der Rohe. Cada um dos painéis de vidro é colocado em uma armação precisa.

No início do século XIX, o desenvolvimento das ferrovias requereu o emprego do ferro em larga escala. Devido à sua insegurança quando aplicado sob tensão, o ferro fundido acabou sendo substituído nas vigas e pilares, pelo ferro forjado. Com a crescente industrialização, os métodos de produção e os conceitos de construção foram totalmente modificados. As peças passaram a ser padronizadas e pré-fabricadas, muitas estruturas foram feitas com esqueleto de aço e acabamento externo brilhante, substituindo as paredes de alvenaria. Testes em modelos para estabelecer a resistência das estruturas e dos materiais começaram a ser feitos, e o centro da indústria de construção transferiu-se gradativamente do canteiro de obras para as fábricas de peças padronizadas.

Exemplos do uso de unidades pré-fabricadas em meados do século passado foram o Palácio de Cristal em Londres, e um hospital de 1 000 leitos pré-fabricado na Inglaterra e montado na Crimeia.

Em 1870, quando Bessemer inventou um novo processo para preparação do aço, o ferro deixou de ser o principal material metálico de construção. A ponte Forth (1809), e a Torre Eiffel (1899), além dos famosos arranha-céus construídos por Louis Sullivan em 1890, demonstram o uso extensivo do aço em grandes construções, em fins do século XIX.

Foto de um canteiro de obras na Holanda.
Construção de modernos apartamentos em Bijelmeer, Holanda. Devido ao solo arenoso, as estacas dever ser bastante aprofundadas para dar segurança à fundação.

O concreto armado, hoje o mais importante material de construção, começou a ser estudado no final do sé­culo passado. É normalmente constituído de uma mis­tura de cimento com areia, pedra moída e água. O ci­mento se combina quimicamente com a água para formar uma pasta em torno da areia e da pedra moída (que recebe o nome de concreto). Essa pasta endurece gradualmente, formando um material forte. Como o aço. Assim, o concreto armado é uma combinação, na qual o concreto resiste à compressão enquanto o reforço de aço resiste à tensão, dando maior segurança à obra.

Os tipos de cimento usados atualmente foram desenvolvidos a partir das experiências de Joseph Aspdin, que, em 1824, patenteou uma nova espécie produzida pela calcinação combinada de calcário e argila (cimento Portland). Além disso, o desenvolvimento técnico proporcionou o aparecimento de novos materiais (como os plásticos) e a ampliação do potencial de mate­riais tradicionais (como os tijolos e a madeira).

Por volta de 1930, a técnica do concreto protendido tornou-se comercialmente viável, principalmente atra­vés do trabalho pioneiro do engenheiro francês Eugène Freyssinet. A protensão consiste em se induzir um es­tado de compressão no concreto, por meio de arames de aço de alta tensão, de maneira que essa compressão ini­cial contrabalanceie alguma eventual tensão causada por carregamento subsequente da estrutura. Isso significa que as rachaduras do concreto podem ser completa­mente eliminadas, e pode-se evitar ainda a possibili­dade de corrosão do reforço metálico, pois a umidade não penetra no conjunto.

A técnica de protender o concreto permite também que um componente da estrutura seja constituído por uma série de pequenas seções capazes de, conjunta­mente, ser submetidas a uma carga ou tensão. O princí­pio é semelhante ao de um arco de ressalva, em que a pressão é distribuída e compensada entre as várias se­ções, com a vantagem de o concreto protendido poder ser aplicado a componentes retos.

Desenvolvimento dos Materiais de Construção

No final do século XIX, quando o aço se tornou im­portante material de construção, chapas laminadas desse metal eram disponíveis em grandes quantidades, e a técnica de ligar os componentes por meio de rebites ou parafusos desenvolveu-se bastante.

Foto do processo de construção do prédio da bolsa de valores de Londres.
Construção do edifício da Bolsa de Valores de Londres. A pouca consistência do solo da região obriga a montagem da estrutura sobre uma enorme bolsa de concreto.

Durante a Primeira Guerra Mundial surgiu o pro­cesso de ligar as partes de aço com solda elétrica, de arco, até hoje o mais utilizado. Consiste o processo em estabelecer-se um arco voltaico entre uma barra de me­tal (elétrodo) e os componentes a serem soldados. O ca­lor do arco funde tanto o material dos componentes a serem soldados como o material do elétrodo, e gradual­mente o material fundido deste último é depositado em camadas na junção até enchê-la completamente. Esta técnica é usada extensivamente na construção de pré­dios e pontes, pois a ligação é mais eficiente e ocupa menor espaço que rebites e parafusos.

Apesar de ser um dos mais antigos materiais de cons­trução, a madeira, tratada por processos recentemente desenvolvidos, volta a ter grande importância nas edifi­cações. Adesivos sintéticos a prova de calor e de umi­dade permitiram o emprego extensivo de compensados em paredes divisórias e tetos de prédios. O compensado consiste de laminados ou chapas que são extraídos de troncos de árvores e colados uns aos outros sob pressão, com as fibras em direções alternadas. Essa técnica asse­gura um material de resistência uniforme e estabilidade dimensional.

Foto de estrutura metálica de construção em Londres.
A estrutura do prédio desta agência dos correios em Londres consiste de seções de aço soldadas e aparafusadas, revestidas de uma massa anticorrosão.

Devido ao tamanho limitado das peças de madeira disponíveis comercialmente, o uso de adesivos é importante na manufatura de vigas compostas e laminadas.

As estruturas de madeira têm a vantagem do peso reduzido, uma vez que sua densidade corresponde a cerca de 1/5 da do concreto e 1/16 da do aço.

Grande parte da indústria de cerâmica estrutural está relacionada à manufatura de tijolos. Como a madeira, este tradicional material de construção recebeu extensiva racionalização quanto à sua confecção, manipulação, assentamento e capacidade de resistência a cargas. Os tijolos de alvenaria são utilizados normalmente como meio de suporte resistente a cargas compressivas em paredes e pilares.

Estudos sobre a resistência dos tijolos possibilitaram a construção de edifícios de até dezoito andares, usando paredes de tijolos de 38 centímetros de espessura ao nível do chão. O efeito reforçador das paredes de tijolos nas estruturas de aço ou concreto tem sido levado em conta ultimamente nos projetos.

Com a introdução da protensão, a alvenaria de tijolos passam a aceitar também esforços de tensão, permitindo seu uso em paredes com vãos largos e, inclusive, vigas em balanço.

O alumínio é um metal leve e dúctil, mas, em ligas com outros metais que aumentam sua resistência, passa a ter características para aplicação em estruturas. Ao contrário do aço, ele é bastante durável, por causa da fina camada de óxido que se forma espontaneamente.

Os plásticos têm uma interessante aplicação nas es­truturas sustentadas a ar, ou seja, cúpulas infláveis su­portadas por uma pequena diferença entre a pressão in­terna e a pressão externa. Essa diferença de pressão é mantida por um fluxo contínuo de ar fornecido por um ventilador.

Projetos de Edifícios Modernos

Foto da cúpula geodésica da Expo-67 em Montreal
Cúpula geodésica da Expo-67, em Montreal, no Canadá. Construída pelos Estados Unidos para a mostra, tem a altura de um prédio de 20 andares.

O projeto dos edifícios modernos é um processo bas­tante complexo que envolve a interação de muitos tipos de conhecimentos. As estruturas de aço de grande al­tura implicam a transmissão de imensas cargas ao solo, e o cálculo das fundações envolve um aspecto vital do processo de construção.

Já em 1890 os engenheiros preocupavam-se com esse aspecto, pois erguiam edifícios de até 60 metros de al­tura. Mas em 1940 foram construídos os edifícios Wool­worth, de 241 metros de altura, e o Empire State, de 449 metros, ambos em Nova York. Prédios desse tama­nho somente podem ser construídos em terrenos com alta capacidade de sustentação, como o dos solos com­pactos e rochosos. Em cidades como Londres, onde o solo é relativamente solto, poucos edifícios têm altura superior a 122 metros.

Os prédios altos são submetidos também a grandes pressões laterais (exercidas pelos ventos) e a estabili­dade de sua estrutura, assim como o projeto das cone­xões de seus componentes, são problemas estruturais importantes. As normas atuais sobre a estabilidade es­trutural, durabilidade, resistência ao fogo e controle de ambiência e custo tornaram-se muito mais rígidas que as anteriores.

Após a Segunda Guerra Mundial, o desenvolvimento econômico favoreceu o uso do concreto, armado ou pro­tendido, e passou a ser desenvolvida a estrutura de nú­cleo, para edifícios de grande altura. Esses prédios são construídos com a forma estrutural parecida com uma árvore, e constituem-se basicamente de largas colunas rigidamente assentadas no chão, sustentando uma série de projeções em balanço.

Foto aérea do Teatro de Sydney
Teatro de Sydney, Austrália. Foi projetado por Joern Utzon. suas fundações têm 700 pilares de concreto de 1 metro de diâmetro e 13 metros de profundidade.

A construção desse tipo de edifício começa com o es­tabelecimento das fundações. Em terreno mole, geral­mente são cravadas estacas para distribuir a carga sobre uma ampla área, evitando-se a sobrecarga do solo. As estacas são capeadas com uma larga laje de concreto sobre a qual é construído o núcleo. Na parte superior do núcleo de concreto é erigido um guindaste de torre, empregado para alçar vigas em balanço. Nestas prendem-se amarrações para sustentar os pavimentos.

Os elementos pré-moldados são montados no solo e depois erguidos para os respectivos pavimentos.

Os componentes pré-fabricados são cada vez mais utilizados na proporção em que a construção civil se mecaniza. Atualmente as peças padronizadas são dis­poníveis em concreto, madeira e aço, e seu emprego é feito extensivamente na construção de escolas, hospi­tais, conjuntos residenciais e escritórios.

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