Os metais são empregados na construção civil desde as civilizações antigas, quando o ferro e outros metais eram utilizados como adornos e acessórios. O inicio do século XVIII foi importante na história do desenvolvimento do ferro na construção civil, porque foi quando, pela primeira vez, o coque, derivado do carvão mineral, foi utilizado como combustível no processo da fundição do metal, nos altos-fornos das siderúrgicas. Já em meados do século XVIII, o ferro passou a ser produzido em maior escala em decorrência dos avanços promovidos pela industrialização, tornando-se um material cada vez mais explorado pelas suas características plásticas e mecânicas, podendo ser moldado facilmente e possibilitando a construção de estruturas leves e versáteis, características que seduziram a indústria da construção civil, a partir das novas possibilidades estruturais.
O levantamento das obras em estruturas metálicas, entre o século XVIII e o século XX, foi importante para evidenciar algumas condicionantes do emprego das estruturas metálicas, que viriam a tornar o seu uso cada vez mais comum. O primeiro marco da construção em ferro fundido, o projeto da ponte do rio Severn (1779), já demonstrava suas qualidades mecânicas estruturais, cujos arcos em ferro fundido permitiram vencer o vão de mais de 30 metros de extensão.
No século XIX, o Palácio de Cristal (1851) impressionou a sociedade britânica com sua estrutura em ferro e vidro, determinando leveza e transparência ao edifício, sendo considerado um prenúncio das fachadas em aço e vidro das obras contemporâneas. A revisão da obra do Palácio de Cristal, permitiu evidenciar alguns aspectos que definem qualidades e limitações no emprego das estruturas metálicas. O prédio, em 1854, foi totalmente desmontado e posteriormente reconstruído em outra localidade, demonstrando um aspecto relevante do uso das estruturas metálicas, cujo processo de fabricação racional, permite a possibilidade do reuso dos elementos estruturais. Em 1936, o edifício foi totalmente destruído por um incêndio, advertindo sobre a fragilidade do ferro quando em contato com as chamas e às altas temperaturas.
Ainda no século XIX, foi possível constatar diferentes qualidades do uso do ferro e do aço nas estruturas metálicas. Qualidades que justificam a evolução do emprego das estruturas em aço na construção civil, até os dias de hoje. Em 1872, o projeto da
fábrica de chocolate de Noisel-sur-Marne, considerada uma estrutura inovadora para a sua época, projetava um sistema de diagonais na estrutura externa aparente que assegurava a rigidez do edifício, permitindo a retirada das paredes internas estruturais, liberando a planta de obstáculos e interferências estruturais, qualidade tanto almejada pelos modernistas. Esse modelo de contraventamento estrutural foi precursor na construção metálica e é repetido até os dias atuais. Nas obras de Victor Horta, no final do século XIX, o ferro fundido aparece como elemento estrutural e decorativo, cujos ornamentos delicados demonstraram a facilidade do ferro, em moldar-se as formas complexas que caracterizavam o Art Noveau.
A escola de Chicago, movimento que teve inicio ainda no final do século XIX, foi um marco na construção metálica a partir das obras de arquitetos e construtores como William Le Baron Jenney, que propuseram inovações que viabilizaram a verticalização dos edifícios e promoveram algumas soluções que viriam a ser repetidas por arquitetos no mundo todo, como os fachadas caracterizadas pelo esqueleto estrutural e os grandes planos de vidro, que vamos reencontrar anos mais tarde nas obras de Mies Van der Rohe, como o Seagram Building de 1950.
No Brasil, a tecnologia do aço só veio a aparecer com mais força, a partir da década de 1950, quando a CSN passou a qualificar profissionais do setor da construção civil no uso do aço e na produção de estruturas metálicas. Nas obras apresentadas, podemos constatar algumas condicionantes importantes para o uso do aço, como no projeto do Edifício Garagem América (1957), cuja localização foi determinante para a escolha do aço que, por sua leveza estrutural, permitiu o emprego de fundações mais simples, evitando grandes intervenções no terreno que poderiam botar em risco os edifícios vizinhos. O emprego do aço na construção dos edifícios de Brasília evidencia aspectos que foram condicionantes na construção da cidade, cuja opção pelo uso das estruturas metálicas assegurou o cumprimento de um cronograma apertado para a sua inauguração.
A partir do panorama apresentado sobre a produção do aço no Brasil, foi possível constatar que, após os planos de desestatização das industrias siderúrgicas nacionais na década de 1990, o país iniciou um processo de modernização do seu parque industrial promovido pelos investimentos em pesquisa e tecnologia, tornando as empresas mais eficientes e possibilitando que o produto nacional alcançasse um
padrão internacional de excelência e qualidade encontrado nos diversos produtos em aço que atendem ao mercado interno e externo, levando o Brasil a ocupar a 9a posição no ranking da produção mundial em aço.
As qualidades e limitações do uso do aço nas estruturas metálicas de edifícios de múltiplos andares são consequências diretas das características do material e do seu processo de produção e fabricação. Algumas das qualidades e limitações apontadas no referencial histórico, foram reafirmadas nos dados apresentados a partir do capítulo 3, nos quais podemos relacionar como principais vantagens: facilidade de organização e administração do canteiro de obras; alivio nas fundações; redução de acidentes; redução de improvisos e desperdícios de material; retorno financeiro mais rápido em decorrência do menor tempo de construção; facilidade de reciclagem e reuso do material. Como aspectos limitantes do seu uso, podemos citar: a cultura do concreto armado no Brasil; a baixa qualificação da mão de obra na construção civil nacional; receios por parte dos empreendedores das possíveis patologias do aço e das interfaces com outros materiais; preconceitos em relação ao custo e as características do aço; altas cargas tributárias e o alto valor da energia incorporada na fabricação do aço.
O modelo estrutural escolhido para o projeto da estrutura metálica de um edifício em múltiplos andares é fundamental para a resolução dos problemas projetuais e auxiliam a definir aspectos importantes de uma obra, como prazo e custos. Estruturas em aço pressupõem um projeto preciso que deve considerar todas as etapas de produção da obra e as diversas interfaces entre o aço e outros materiais, além de considerar cuidados específicos com a rigidez estrutural e a prevenção em relação à ação do fogo e as altas temperaturas.
A análise das obras foi importante para constatar como os arquitetos utilizaram o aço para solucionar seus desafios projetuais, no qual cada programa proporcionou diferentes abordagens em relação a definição da estrutura metálica.
A estrutura do edifício da Escola Panamericana de Artes, do arquiteto Siegbert Zanettini, foi concebida, entre outros motivos, para ressaltar as qualidades plásticas e estruturais do aço na arquitetura. Um fator determinante para a escolha da estrutura em aço foi a exigência que o projeto proporcionasse uma boa integração visual do
edifício com a rua e que a obra pudesse ser inaugurada em um curto espaço de tempo. O sistema estrutural adotado, definido por suas grandes vigas treliçadas, foi condicionante para a resolução de alguns problemas projetuais. A partir da esbeltes e leveza da estrutura proposta, foi possível projetar a abertura dos grandes vãos nas fachadas, que devidamente vedados com esquadrias de alumínio e vidro, viabilizaram a integração visual solicitada e possibilitaram a boa condição de iluminação e ventilação natural de todos os pavimentos. O uso das estruturas metálicas permitiu planejar o canteiro de obras em um espaço limitado, que exigiu que a obra fosse executada em etapas, transformando o canteiro em um espaço de montagem programada, a partir dos diversos elementos e componentes previstos no projeto. O edifício da Universidade Anhembi Morumbi, projeto do arquiteto Francisco Petracco, foi determinado por uma estrutura metálica contraventada, que foi determinante para resolver o problema de prazo para a sua construção, que por solicitação do cliente, tinha que estar pronta para receber os novos alunos no menor prazo possível. O sistema proposto foi condicionante para resolver algumas premissas estabelecidas pelo arquiteto, cujos grandes vãos conquistados pela estrutura, garantiram a permeabilidade entre os espaços públicos e privados conquistados com a grande praça de encontro e convívio no pavimento térreo.
No caso do projeto do edifício Olavo Queiroz Guimaraes Filho, a localização do terreno e a sua relação com a vizinhança, foi determinante para a definição da estrutura em aço pelo arquiteto Sérgio Teperman. O processo racional de fabricação e montagem das estruturas em aço foi condicionante para organizar o canteiro de obras no pequeno lote, situado em um local de intenso movimento na cidade de São Paulo. O sistema estrutural possibilitou ainda a conclusão da obra em um prazo reduzido, e a definição dos amplos espaços para as salas de escritórios determinados pela planta livre de pilares internos.
A análise do edifício Modulo dos arquitetos Rocco e Vidal, evidenciou que o projeto em aço foi decisivo para a execução da obra em apenas 10 meses e pela facilidade na organização e administração do canteiro de obra. A linguagem dos pilares e vigas em aço foram condicionantes para garantir a unidade visual do edifício, definido a partir de 03 blocos construído de forma a ocupar toda a extensão do terreno.
O edifício de salas comerciais Mobile, dos arquitetos Rocco e Vidal, é composto por blocos de salas comerciais integradas por uma estrutura metálica que viabilizou a implantação a partir de três lotes de terreno. A solução estrutural adotada foi efetiva para resolver uma exigência da legislação, que só permitia essa integração se a estrutura respeitasse uma proporção especifica entre planos cheios e vazios. A estrutura em aço possibilitou que a obra fosse concluída em um prazo reduzido, determinação imposta pelo cliente.
No projeto do edifício residencial Oito, do arquiteto Isay Weinfeld, foi utilizado um sistema estrutural misto, cujo núcleo rígido em concreto, determinou o contraventamento do edifício liberando a planta de pilares intermediários, permitindo que o arquiteto planejasse as plantas das unidades com layouts de apartamentos variados, podendo atender a clientes com diferentes necessidades de moradia. A linguagem adotada evidencia a racionalidade das estruturas metálicas. Um determinante para o uso do sistema estrutural em aço foi a necessidade de construir no menor prazo possível.
A partir das análises realizadas, foi possível constatar algumas determinantes que foram mais recorrentes no uso das estruturas metálicas:
• necessidade de planejar e administrar um canteiro em situações muitas vezes criticas, cujo o acesso e toda logística envolvida na obra tem que se adequar à rotina das cidades que não podem parar, situação cada vez mais comum nos grandes centros urbanos. Nesse sentido o método racional de produção e montagem da estrutura metálica permite planejar a obra em etapas a partir da montagem de seus elementos estruturais;
• possibilidade de concluir a obra em um menor prazo, permitindo o retorno financeiro mais rápido para os empreendedores e clientes;
• leveza estrutural do aço que viabiliza plantas livres de elementos estruturais intermediários, possibilitando uma maior flexibilidade no projeto arquitetônico;
• conveniência de projetar fachadas que permitem a abertura de grandes vãos de esquadrias, possibilitando uma melhor iluminação e ventilação natural, reduzindo os gastos com energia e propiciando uma maior integração entre os espaços externos e internos e
• Possibilidade de explorar a estrutura aparente em aço, que define uma linguagem moderna e singular ao partido arquitetônico.
A pesquisa colabora com a área do conhecimento em arquitetura e urbanismo podendo auxiliar na tomada de decisões, no momento da definição do sistema estrutural em aço para edifícios de múltiplos andares, demonstrando como as estruturas metálicas podem ser empregadas para resolver problemas projetuais específicos, considerando suas variáveis, qualidades e limitações.