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Algumas questões sobre o processo de concepção da arquitetura e da estrutura *

Resumo l O artigo é resultado, principalmente, das constantes reflexões feitas pelo autor ao longo de seus 34 anos de experiência como engenheiro de estruturas, em contato constante com arquitetos na elaboração de projetos, e, também, como professor em escolas de Arquitetura. O artigo tem como objetivo contribuir para a discussão das questões que envolvem as interfaces entre projeto de arquitetura e estrutura. É uma visão de como se dá a gênese do projeto de uma edificação; avalia o peso do pensar generalista da arquitetura e das contingências técnicas da engenharia nesse processo. Discute, entre outras questões, um conceito mais abrangente de estrutura, qual a melhor solução estrutural, a quem pertence a concepção estrutural, as relações entre engenheiros e arquitetos, e o papel do cálculo estrutural. Palavras-chave l projeto de arquitetura e estrutura, cálculo estrtural, estrutura.

Title l A Few Questions Concerning the Conception Process of Architecture and Structure Abstract l This article was mainly based on the constant reflections by the author during his 34-year experience as a structural engineer, in close contact with architects in the elaboration of projects, and also as a professor at Architecture Colleges. This article aims at discussing question concerning the phases between an architecture project and the structure. It is an overview of how an edification project is born; it evaluates the weight of the generalist way of thinking in architecture, as well as the technical interferences of engineering in the process. It also discusses – among other points – a farther embracing concept of structure, the best structural solution, to whom structural conception belongs, the relationships between engineers and architects, and the role of structural calculus. Keywords l architecture and structure project, structural calculus, structure.

Data de recebimento: 28/06/2005. Data de aceitação: 26/08/2005. * Professor do Programa de Pós-graduação stricto sensu em Arquitetura e Urbanismo da USJT. E-mail: ycpr@uol.com.br

1a parte 1. introdução

Todos nós, com certeza, temos uma idéia mais ou menos clara do que seja uma estrutura. Muitos sabem projetar e até dimensionar, dentro dos parâmetros estabelecidos pelo conhecimento técnico e científico vigente, mas poucos se preocupam com um estudo mais profundo da relação harmoniosa que deve existir entre os espaços arquitetônicos e as estruturas resultantes das necessidades estáticas da estabilização desses espaços.

As idéias que exponho aqui não são resultado apenas de meu trabalho ao longo desses 34 anos de atividade como engenheiro de estruturas e professor de sistemas estruturais em escolas de Arquitetura, são idéias também compartilhadas por outros autores. Quero deixar claro que minha postura não é de fornecer respostas prontas, mas de apresentar questões que considero relevantes e que muitas vezes passam despercebidas na articulação entre projetos de arquitetura e estrutura.

Pretendo nas partes deste artigo formular para discussão algumas questões que envolvem o processo de criação do projeto de arquitetura e de estrutura. São questões que, por se apresentarem aparentemente menores, passam despercebidas. Acredito que, se bem observadas, podem levar a uma melhor conscientização e controle do processo de criação, beneficiando o resultado final: o projeto da edificação.

2. como conceituar estrutura

Em primeiro lugar, é preciso libertar-se da idéia preconcebida de estrutura como esqueleto que sustenta a edificação. Esta idéia relega a estrutura

316 l Arquitetura e estrutura à única e, por que não dizer, ingrata função de um mal necessário, algo desprovido de criatividade e, com certa ponta de preconceito, ser posta como “coisa de engenheiro”. O conceito de estrutura é bem mais amplo e extrapola os limites das áreas da engenharia e da arquitetura. A palavra “estrutura” é encontrada em todas as áreas do conhecimento humano. Quem não ouviu falar em estrutura econômica, estrutura musical, estrutura viária, e assim por diante? Em todas essas situações, estrutura representa a mesma coisa, ou seja, um conjunto de elementos de se inter-relacionam para desempenhar uma função. Não será a estrutura musical um conjunto de elementos – notas musicais – que se inter-relacionam – linha melódica – para desempenhar uma função – criar sons? Não é a estrutura viária um conjunto de elementos – ruas, avenidas e praças – que se inter-relacionam – rua chegando a rua, rua chegando a praça – para desempenhar uma função – o convívio social? Com as estruturas dos edifícios também é assim: um conjunto de elementos – lajes, vigas e pilares – que se interrelacionam – lajes apoiando em vigas, vigas em pilares – para desempenhar uma função – criar um espaço para abrigar coisas ou pessoas. Essa aplicação do conceito de estrutura às mais diversas atividades humanas mostra que o conceito de estrutura é universal, e não se restringe a “coisa de engenheiro”.

Estrutura está em tudo o que nos rodeia, nas plantas, no ar, nas pessoas e nos edifícios, entre outras coisas. Nas atitudes mais corriqueiras, como a de se colocar um lápis sobre a mesa, estar-se-á, mesmo que inconscientemente, aplicando princípios físicos que envolvem a questão do equilíbrio. O próprio ser humano, em sua mais tenra idade, sem qualquer conhecimento sistematizado do comportamento das estruturas, “coloca de pé” uma das mais complexas estruturas – o corpo humano. A questão de equilíbrio, princípio fundamental das estruturas, é inerente não só ao ser humano, como a toda a natureza. E é principalmente na natureza que se encontra uma fonte inesgotável de inspiração estrutural e arquitetônica. A natureza procura resolver seus problemas estruturais e biológicos da forma mais bonita e econômica. Um galho de árvore revela os mesmos princípios físicos que se encontram em uma viga em balanço. Uma folha de palmeira ensina como dar resistência a cascas finas por meio de dobraduras, e assim por diante. Não se quer defender aqui que se deva sair por aí projetando edifícios com a forma de uma flor ou de um pássaro, mas que se procure deter-se um pouco em observar a natureza e aprender dela os princípios que possam ajudar a projetar edifícios que, sendo racionais e econômicos, não deixem de ser belos.

3. as funções da estrutura nas edificações

À primeira vista pode parecer que a única e exclusiva função da estrutura em uma edificação é a de mantê-la estável. Ninguém constrói uma obra só para resistir, pois, senão, seria apenas um modelo de ensaio. Uma obra constrói-se para muitas funções, como abrigar pessoas e objetos, agradar os sentidos de quem a vivencia, e assim por diante. A função estática, a de esqueleto de sustentação, é sempre percebida e valorizada, pois, sem estrutura, o edifício não se mantém. Outros aspectos, como a influência nos cinco sentidos humanos, ou seja, no bem-estar ou no mal-estar psicológico, provocado pela opção por determinado material e sistema estrutural, são freqüentemente relegados a um segundo ou terceiro plano, quando não esquecidos totalmente.

Por que alguém escolheria a madeira como opção de material para sua moradia? Será pelo aspecto do material? Ou será pela sua textura, cor, cheiro ou reminiscências evocadas? Provavelmente por algum ou mesmo por todos esses fatores. O que poderá provocar no dia-a-dia de uma pessoa o contato constante com vigas e pilares metálicos? Uma cobertura em abóbada sobre a cabeça de alguém, que prazeres ou tensões psicológicas irá provocar?

A colocação de poucos pilares, em ambientes muito amplos, pode torná-los desagradáveis. Pesquisas mostram que em espaços amplos as pessoas tendem a reunir-se em torno de pilares e que a escassez desses pode tornar-se incômoda. Esses aspectos da estrutura na composição dos espaços são pouco pensados no instante da concepção do projeto.

“O que é lógico e racional em estrutura não é necessariamente humanamente desejável” (Forrest Wilson). Normalmente o fator econômico, que

316 l Arquitetura e estrutura . ⁄ .⁄ . , º - 317 pode ser traduzido em números, é que define a escolha de um material ou sistema estrutural; mas, ainda assim, a relação do custo de uma opção e o benefício obtido dependerá sempre de argumentos extre-mamente subjetivos.

A opção por uma solução estrutural também deveria envolver a consciência de três instantes na história da obra: seu passado, seu presente e seu futuro. O passado de uma obra compreende a escolha do material, a solução estrutural, sua construção e as relações dessas questões com os aspectos energéticos, ambientais e ecológicos.

O presente da obra refere-se ao seu uso cotidiano, com os efeitos nos sentidos humanos, aqui já comentados. O futuro da obra refere-se à sua manutenção.

De que vale uma solução de projeto que empregue um material e um sistema estrutural, corretamente escolhidos, quanto aos aspectos de obtenção, execução, da agradável solução estática, do conforto dos espaços criados, se sua manutenção tornar-se tão problemática, que todas as vantagens prévias perdem significado?

Esse trinômio, obtenção, uso e manutenção, ou seja, passado, presente e futuro da obra, é, sem dúvida, difícil de solucionar, e nem se sabe se sempre tem solução, mas o importante é que ele seja levado em conta na hora da concepção do projeto.

A questão do presente da obra, ou seja, sua ocupação, tem sido, freqüentemente, foco de preocupação; a avaliação pós-ocupação é uma disciplina que já faz parte de cursos de graduação e pós-graduação de algumas universidades brasileiras e estrangeiras.

Quanto ao passado da obra, algumas poucas experiências têm sido feitas na avaliação de custos energéticos e ecológicos de soluções estruturais e construtivas, mas ainda sem uma sistematização adequada.

O mesmo ocorre quanto à questão do futuro da obra, ou seja, de sua manutenção, principalmente a preventiva.

Mas todas essas questões ficam sem sentido se não forem relacionadas à gênese do projeto estrutural e arquitetônico, e esta será a questão levantada na segunda parte deste artigo.

2a parte

1. a quem cabe conceber a estrutura?

Quem não se lembra da famosa pergunta, até hoje sem solução definitiva: quem nasceu primeiro, o ovo ou a galinha? Analogamente a esta questão, até certo ponto prosaica, pode-se perguntar: quem nasceu primeiro, a arquitetura ou a estrutura? Na primeira parte desta série, já foi comentado que a estrutura não é só o esqueleto que suporta uma forma; a estrutura é, também, parte integrante e inseparável da forma. É impossível imaginar-se uma forma sem estrutura, como também uma estrutura sem forma. É muito comum entender-se a arquitetura como a criadora das formas, como se essas pudessem acontecer isoladamente e independentemente da estrutura, do material do qual é produzida e dos processos de produção. Na verdade, a criação de uma forma implica a criação de uma estrutura e, em conseqüência, a escolha dos materiais e processos construtivos que permitem materializá-la. A estrutura e a forma, ou a estrutura e a arquitetura, são um só objeto, e, assim sendo, conceber uma implica conceber a outra. Arquitetura e estrutura nascem juntas; portanto, aquele que cria a forma também é aquele que cria a estrutura. O ato de desenhar um pequeno espaço de um edifício compromete seu autor com a solução da estrutura. Em outras palavras, quem concebe a arquitetura concebe a estrutura. A história tem mostrado que sempre coube ao criador da arquitetura a responsabilidade pela concepção estrutural, a execução da edificação e até mesmo de sua decoração. Logo, é bastante natural que continue a cargo de quem concebe a arquitetura a responsabilidade pela concepção estrutural. Quando falo em criador da arquitetura, não me refiro apenas ao arquiteto, pois, em princípio, nada impede que o engenheiro seja o criador da arquitetura. A divisão de trabalho entre engenheiros e arquitetos não é natural, é conseqüência de necessidades operacionais criadas artificialmente ao longo da história. Essa divisão, algumas vezes necessária, provocou a separação de atribuições, criando a falsa idéia de que arquitetura é coisa apenas

318 l Arquitetura e estrutura de arquiteto e estrutura, apenas de engenheiro. Não importa que a arquitetura seja criada por arquiteto ou engenheiro, o que importa é ter-se a consciência de que quem cria a arquitetura cria, também, a estrutura. O que acontece é que nem sempre o criador da arquitetura tem consciência de que em seu ato criador dos espaços está presente intrinsecamente o ato criador da estrutura. Muitas vezes pode ocorrer que, devido à deturpação provocada pela divisão de trabalho, o arquiteto negue-se a preocupar-se com a estrutura, mal sabendo que, quer ele queira, quer não, ao criar a arquitetura, ali à sua frente está a estrutura, também criada por ele.

Se o criador da arquitetura é mais comumente o arquiteto, que concebe a estrutura, qual seria, então, o papel do engenheiro de estrutura nesse processo? Ao engenheiro, cabe a não menos importante e criativa função de materializar a estrutura, torná-la estável e de fácil execução, com a melhor relação custo/benefício. Sem dúvida, uma batalha árdua que exige conhecimento sim, mas também muita sensibilidade. Infelizmente, muitos profissionais engenheiros, por sua vez, esquecem que um bom projeto de estrutura é também resultado de uma aguçada sensibilidade e da mesma inspiração que orienta os arquitetos. O engenheiro espanhol Eduardo Torroja, autor de estruturas notáveis, diz, em seu livro Razón y ser de los typos estructurales: “O nascimento de um conjunto estrutural, resultado de um processo criador, fusão da técnica com a arte, do engenho com o estudo, da imaginação com a sensibilidade, escapa do puro domínio da lógica para entrar nas secretas fronteiras da inspiração”.

2. qual a melhor solução estrutural?

Para melhor ilustrar essa discussão, imagine-se a seguinte analogia: suponha que se queira executar uma estrada que ligue uma localidade A a uma localidade B. Qual o melhor caminho para ligar esses dois pontos? Uma resposta mais imediata é a execução da linha reta, pois a reta é o caminho mais curto entre dois pontos. Mas acrescente mais um dado à questão: suponha que a estrada tenha como função principal ser turística e que deva passar por lugares interessantes do ponto de vista histórico e paisagístico, locais que podem estar bastante afastados da linha reta. Neste caso, o melhor caminho entre as duas localidades deixa de ser uma reta.

O melhor é sempre relativo. Melhor em relação a quê? Nas estruturas ocorre a mesma coisa. Uma solução poderá ser mais econômica no que se refere ao consumo de materiais, mas, por outro lado, pode resultar em aspecto pouco agradável, ou poderá demorar para ser executada, ou até mesmo não atingir a qualidade dos espaços planejados. Para orientar as possibilidades de escolha, é necessário estabelecer uma hierarquia de quesitos que devam ser preenchidos pela solução estrutural. Por exemplo, pode-se desejar que a estrutura seja, em primeiro lugar, a mais leve; em segundo lugar, a mais econômica; em terceiro, a mais bonita; e assim por diante. Essa ordem pode ser totalmente outra, dependendo do contexto econômico, social, político ou histórico em que a obra se situa. O que se tem de perseguir é que a distância entre os quesitos estabelecidos seja a menor possível. É nisto que se encontra o grande desafio; por exemplo, uma estrutura que seja a mais econômica, mas também bastante bonita (talvez não a mais bonita), com um prazo de execução bastante razoável, e assim por diante. O que não tem sentido é privilegiar um único requisito em detrimento dos demais. Infelizmente, o único critério em que normalmente os empreendedores se baseiam é o econômico, pois o valor econômico é o mais fácil e objetivo de comparar-se. É bom ter em mente que a melhor solução não é necessariamente a mais barata. O custo de uma estrutura não deve ser parâmetro para classificá-la como melhor, mas deve ser mais um motivo para chegar-se a um bom projeto.

Nem sempre se pode afirmar qual a melhor solução, mas, sem dúvida, pode-se afirmar que a pior solução é aquela que apresenta o maior desencontro entre os objetivos do projeto de arquitetura e os objetivos do projeto de estrutura. Esse desencontro, infelizmente, não é raro e ocorre com mais freqüência do que seria desejável. Um dos motivos mais comuns de isso acontecer é a desinformação que um profissional de uma área tem em relação à área do outro. Nos arquitetos, pode-se

318 l Arquitetura e estrutura . ⁄ .⁄ . , º - 319 encontrar a falta de conhecimento ou de interesse sobre questões técnicas. Nos engenheiros, existe uma grande desinformação a respeito das preocupações da arquitetura. Para o engenheiro, falta o conhecimento de um repertório mais amplo de soluções arquitetônicas já dadas e suas respostas estruturais e que possam levá-lo a pensar em soluções estruturais mais interessantes. Falta a ele conhecer os arquitetos notáveis e suas obras, principalmente aquelas em que a estrutura é destaque. Essas questões são os principais entraves para o encontro e o entendimento entre essas duas áreas, que, na verdade, são uma única. Os desencontros são, por si só, um grande fator de perda de qualidade das soluções, não só estruturais como arquitetônicas. Uma melhor troca de informações entre engenheiros e arquitetos não só é desejável, como necessária para que se produzam soluções mais criativas em ambas as áreas.

É claro que a busca por soluções originais e inovadoras não é o objetivo principal dos projetos, mesmo porque ser criativo não é necessariamente ser inédito: “Nenhuma solução é tão original, que não tenha um precedente parecido” (E. Torroja). A criação do novo passa, também, pela releitura do existente, vendo-o com novos olhos, sob novas perspectivas. Para isso, o conhecimento profundo das soluções utilizadas em projetos semelhantes ao que se propõe, e já realizadas por outros, é de capital importância. Deve-se ter o bom senso de saber-se a hora em que vale a pena empregar tempo e esforço na busca de soluções que sejam de alguma forma totalmente inovadoras.

Por outro lado, caso se pretenda criar algo novo, deve-se ter em mente que se irá enfrentar uma árdua batalha contra o medo, a inércia e o comodismo daqueles que temem o novo. Para desestimular a criatividade, inimigos do novo usam os mais estapafúrdios argumentos; dizem sempre que a nova proposta é impossível, pois não está registrada na literatura especializada, ou, ainda, que a proposta não atende as normas vigentes, e assim por diante. É indiscutível a necessidade de respeito às normas, mas deve-se ter o bom senso de avaliar quando elas merecem ou não esse respeito. “As normas existem para obediência dos tolos e orientação dos sábios” (David Olgivy).

São dois profissionais, engenheiro e arquiteto, que deveriam conhecer e respeitar a profissão do outro, pois são companheiros no mesmo objetivo: a edificação executada. É de se prever que na situação vigente esse companheirismo não seja assim tão harmonioso. É essa relação, importantíssima para o bom resultado do projeto, que será posta em questão na terceira parte deste artigo.

3a parte

1. relação entre arquitetos e engenheiros de estruturas

O projetador da estrutura (o engenheiro), quando chamado pelo projetador da forma (o arquiteto) para juntos desenvolverem um projeto, deve ter com este, ao mesmo tempo que uma afinidade conceitual, posições de confronto que gerem, nesta contradição, tensões que originem forças capazes de rasgar o véu que encobre a obra criativa. O projeto não é resultado da uniformidade de pensamento, mas sim de sua unidade. Este processo, aparentemente ambíguo, quando bem aproveitado, leva a uma solução de projeto mais aberta, menos dogmática, que pode gerar uma obra, a qual, em provocando discussão, critica e até polêmica, mostre-se de valor.

No processo de criação do projeto arquiteturaestrutura, o irracional, não tomado em seu sentido pejorativo, deve prevalecer em relação ao racional, para que as idéias fluam com liberdade, para que se crie um processo de simbiose entre o arquiteto e o engenheiro que leve a soluções não atreladas simplesmente a normas de procedimentos. “O pensamento lógico leva de A a B, a imaginação leva a qualquer lugar” (Albert Einstein). A discussão conceitual da forma e da estrutura deve ser priorizada para que o modelo matemático seja conseqüência, e não causa do projeto. Precisa haver muito cuidado nesta fase, principalmente por parte do engenheiro, para que este não se apegue avidamente a fórmulas matemáticas e restrições normativas que possam tolher de maneira irreparável todo o rico processo de idealização da edificação. Na fase de concepção do projeto é perigoso apegar-se ao absolutamente exato. O absolutamente exato é o caminho

320 l Arquitetura e estrutura que tendem a seguir o inseguro e o autoritário, incapazes de avançar nas idéias.

As necessidades utilitárias da sociedade atual romperam o elo histórico e natural entre a concepção arquitetônica e estrutural; elo que precisa ser refeito o mais rapidamente possível. Um dos entraves à materialização dessa harmonia natural entre estrutura e arquitetura deve-se a que arquitetos e engenheiros, em grande parte, ainda entendem estrutura apenas como o arcabouço que, introduzido no espaço arquitetônico, dá-lhe sustentação. Arquitetura e estrutura são pensadas apenas como elementos que se complementam. Não é sem motivo que o projeto de estrutura é convencionalmente chamado de projeto complementar ao de arquitetura. Na verdade, não existem dois projetos, mas um único, com ênfases diferentes. Dele fazem parte a arquitetura, com ênfase na coordenação dos espaços, e a estrutura, com ênfase na coordenação dos elementos sustentantes.

Se a mão dupla de conhecimento entre essas duas áreas tão afins já é difícil de acontecer, imagine o que ocorre quanto ao conhecimento de outras áreas do conhecimento humano. Infelizmente, arquitetos e engenheiros continuam voltados para seus próprios umbigos, dando pouca ou nenhuma atenção ao que se passa em outras áreas do conhecimento. Por que nossos edifícios são tão pesados? Uma asa de avião, sujeita a intensos esforços dinâmicos, muitas vezes mais complexos que aqueles que ocorrem nas edificações, tem uma leveza surpreendente, coisa que não acontece com um balanço idêntico, em uma edificação. Faltam, em geral, a arquitetos e principalmente engenheiros, o interesse e a curiosidade em apropriar-se ou pelo menos se informar sobre tecnologias e materiais usados em outras áreas do conhecimento humano. Quando essa apropriação ocorre, o que é raro, ela é mais comum nos projetos de arquitetura, não sendo quase nunca acompanhada nas soluções estruturais.

2. o papel do cálculo estrutural

“Antes e acima de todo cálculo está a idéia, modeladora do material em forma resistente, para cumprir sua missão” (E. Torroja). Não é o cálculo que concebe uma forma, mas sim o esforço idealizador da mente humana. O cálculo existe para comprovar e corrigir o que se intuiu. E, quando aquilo que se intuiu não é comprovado, é porque se intuiu mal. O cálculo é uma ferramenta de inegável importância, mas que deve ser posta em seu devido lugar.

O cálculo matemático deve ser conseqüência de um modelo físico previamente idealizado. Não há sentido em aplicar-se um modelo matemático – o cálculo – a um modelo físico que não lhe corresponda, pois não se chegará a nenhum resultado, ou pior, se chegará a um resultado errado. A escolha do modelo físico que melhor represente o comportamento da estrutura é, por vezes, imediato, quando se tratar de uma forma estrutural já bastante conhecida, como uma viga, um pilar, uma treliça, e assim por diante. Nestes casos, a aplicação de um modelo matemático é bastante simples e imediata, já que essas formas estruturais já foram muito estudadas. Em estruturas complexas e inovadoras pode haver dois caminhos: estudá-las como um conjunto íntegro ou separá-las em partes. Neste caso, estuda-se cada parte isoladamente, podendo aplicar a ela modelos matemáticos mais simples. Por outro lado, esse segundo caminho talvez não seja o mais indicado para todas as situações, pois nem sempre a simples soma das partes corresponde ao todo. A mera união de partes de um avião, como motor, hélices, asas, e tantos outros componentes, não garante, necessariamente, a feitura de um avião. É papel do engenheiro de estruturas, baseado em sua sensibilidade e experiência, saber como dissecar uma estrutura, de modo que possa estudá-la por partes, aproximando-se bastante do comportamento do conjunto. E, antes de tudo, saber se é possível ou não a separação em partes. O ideal seria que sempre se pudesse estudar a estrutura como um todo para conhecer seu verdadeiro comportamento, mas isso é impossível, pois até mesmo os mais sofisticados métodos de análise numérica são carregados de hipóteses simplificadoras, em que o real conhecimento do comportamento global torna-se inalcançável. O uso de simplificações e de pressupostos, nem sempre realistas, é sempre feito para que o cálculo possa tornar-se digerível, mesmo para as mais poderosas máquinas.

Por isso vale a pena chamar a atenção para o fato de que muitos engenheiros, graças à sua

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