A história dos Três Porquinhos, tão presente no imaginário das crianças, poderia ter um final mais feliz se os irmãos mal sucedidos tivessem aplicado engenharia às suas construções. “Se os porquinhos tivessem noções de equilíbrio, eles estariam protegidos. Bastava colocar os contrapontos no lugar certo”, diz o engenheiro civil, mestre e doutor na área, Ernani de Araújo, recordando a história infantil. Ele 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 aos 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 principio 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.
Assessoria de Comunicação Social FAPEMIG
