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Iniciação - Revista de Iniciação Científica, Tecnológica e Artística Edição Temática: Comunicação, Arquitetura e Design Vol. 3 no 1 – janeiro de 2014, São Paulo: Centro Universitário Senac ISSN 2179474 X © 2014 todos os direitos reservados - reprodução total ou parcial permitida, desde que citada a fonte portal de revistas científicas do Centro Universitário Senac: http://www.revistas.sp.senac.br e-mail: [email protected]

A permanência das ideias: os experimentos de Buckminster Fuller e seu rebatimento no desenvolvimento de estruturas tensionadas

The permanence of ideas: the experiments of Buckminster Fuller and tensile structures

Thamara Cristina da Fonseca Nadais ¹, Valéria Fialho²

¹ Estudante do Centro Universitário SENAC - Bacharelado em Arquitetura e Urbanismo

² Professora do Centro Universitário SENAC

[email protected], [email protected]

Resumo. Este artigo apresenta, através de levantamento iconográfico e construção de modelos tridimensionais, a relação entre forma e estrutura na obra de Buckminster Füller, com ênfase nos experimentos que levaram à construção da “Dymaxion House”, assim como a permanência de suas ideias no desenvolvimento de estruturas tensionadas.

Palavras-chave: estrutura, experimentos, Richard Buckminster Fuller, tensegridade.

Abstract. This project studies, the relationship between form and structure in the work of Buckminster Fuller, with emphasis on experiments that led to the construction of the "Dymaxion House", and also discuss his legacy on the development of tensile structures.

Key words: structure, experiment, Richard Buckminster Fuller, tensegrity.

Iniciação - Revista de Iniciação Científica, Tecnológica e Artística - Vol. 3 no 1 – janeiro de 2014 Edição Temática: Comunicação, Arquitetura e Design

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1. Dymaxion House

Uma as primeiras apresentações do modelo da Dymaxion House foi feita por Buckminster Fuller no final de 1920. O projeto desta casa foi desenvolvido para que esta fosse autossuficiente, com sistemas de energia, auto-ventilação e regulação da temperatura e umidade, reciclagem de material vegetal e sistemas automatizados para cozinha e lavanderia, ajustando a luz e calor conforme necessário.

Os cômodos da casa eram divididos radialmente, dando continuação à grade triangular do projeto. No interior da casa, muita luz, portas automáticas, sistema de limpeza centralizado, aparelhos integrados e mobiliário adaptável. Sua fachada apresenta um efeito de continuidade com os painéis suspensos que dividem os cômodos, resultando em uma construção leve, firme e forte.

Fig. 01: Richard Buckminster Fuller e o modelo da primeira casa. (Fonte: www.aqua-velvet.com).

Neste projeto a estrutura é suspensa e composta pela tensão de cabos, painéis de vidro e telhado suspenso. A casa forma um arranjo habitacional com a forma de um hexágono, suportado por seis cabos ligados ao topo de uma coluna central e ancorado no solo. O suporte funciona estruturalmente coletando e distribuindo energia, água e outros serviços.


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Neste arranjo, a circulação vertical tem redobrada importância e funciona como núcleo funcional e estrutural, como pode ser visto na sequência registrada abaixo:

Fig. 02: Registro da evolução do modelo experimental desenvolvido com ênfase na montagem da estrutura. (Fonte: http://www.themotart-journal.com/2010/08/dymaxion-house.html e fotos da autora)

Com o intuito de compreender o conceito estrutural da casa através de uma leitura e interpretação de desenhos originais de Fuller, foi desenvolvido um modelo de experimentação, que segue registrado nas imagens abaixo:

Fig. 03: Desenhos de Buckminster Fuller. (Fonte: BALDWIN, J.Bucky Works. Buckminster Fuller’s Ideas for Today).


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Figs. 4: Registro do trabalho experimental: a partir da interpretação dos desenhos de Fuller (fig. 03) foi realizado um modelo em escala com o uso de varetas e barbante. A partir da construção da estrutura central, foi realizada em seguida a amarração da estrutura central com uma linha contínua, seguida do hexágono que define o perímetro da casa e é colocado em volta da estrutura central. (Fonte: fotos da autora)

Figs. 5: Os vértices do hexágono são ligados com a linha até o ponto mais alto da estrutura. Seguindo o mesmo raciocínio, o mesmo procedimento foi realizado em todas as extremidades. Por último, a linha de cada vértice do hexágono se une a cada ponto da pirâmide da base central. (Fonte: fotos da autora)

Para dar continuidade ao projeto foi realizado um estudo de encaixes da fixação da pirâmide ao mastro central e a análise dos painéis que dão revestimento à fachada e que permite ângulos de abertura de forma desejada pelo usuário, como mostra a figura abaixo:

Fig. 6: estudo de revestimento da estrutura associados a Dymaxion House. (Fonte: BALDWIN, J.Bucky Works. Buckminster Fuller’s Ideas for Today).


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Fig.7: Estudos de estruturas associados à Dymaxion House. (Fonte: fotos da autora)

Conforme constatado no processo de elaboração dos modelos, esses painéis se constituem através da própria estrutura inicial e sua estabilidade também se dá pelo tubo de ligação que se conecta ao chão. O painel contínuo que percorre toda a casa é de grande importância para proteger os ambientes da casa para da incidência solar e controlar a temperatura nos mesmos.

A partir dos estudos realizados, percebemos que toda a estruturação, assim como seus cabos de ligação e funcionamento da casa é feito por meio de um tubo que é conectado abaixo do solo e tudo se desenvolve a partir dele.

Como o processo de montagem explicita, percebemos que existe uma sequência de níveis da casa, comprovando que suas paredes foram pensadas de modo a fazer uma organização dos ambientes de forma livre, podendo haver modificações entre a distância, cômodos maiores ou menores, conforme a figura abaixo:

Fig.8: Ambiente interno da casa, a disposição dos móveis e sua utilização. (Fonte: http://www.themotart-journal.com/2010/08/dymaxion-house.html)

Os modelos desenvolvidos esclareceram as formas utilizadas por Buckminster Fuller em seus projetos e na própria análise de formação da estrutura, que conferia leveza à casa, distribuindo-a de forma regular e, principalmente, atuava como um mastro central que a define e gera o funcionamento da mesma.


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2. Estruturas tensionadas

Dando continuidade ao estudo das experiências de Fuller, surgiu o interesse em verificar a permanência de suas ideias no desenvolvimento de estruturas tensionadas.

A origem das estruturas tensionadas vem das tendas e toldos tradicionais, montadas há pelo menos dois mil anos e foram sendo usadas no decorrer da história, particularmente em sociedades nômades que necessitavam de coberturas portáteis para sua proteção, feitas a partir de linhas de tecido, pele de animais ou materiais tramados (figura 9).

Fig.9: Evolução de abrigos ao longo da história. (Fonte: http://www.unimar.br/feat/assent_humano4/membranas.htm)

As estruturas tensionadas vêm sendo muito procuradas por se tratar de uma estrutura que possibilita diversas concepções arquitetônicas, por sua qualidade de vencer grandes vãos, ser utilizada por sua praticidade e variação de uso: coberturas de estádios, eventos (figura 10), garantirem sombreamento e proteção de ambientes, entre outros, além de possuir alta eficiência térmica e luminosa.

Fig.9: Tenda no Club A Hebraica, estrutura na Represa Guarapiranga e Estádio Olímpico de Munique, de Frei Otto, 1972. (Fonte: http://leoprojeta.blogspot.com.br/2011/11/estrutura-tensionada-no-clube-hebraica.html, foto da autora e http://www.olympiapark.de/)

Em relação à eficiência luminosa, as mantas possuem capacidade de baixo isolamento e, consequentemente, alta refletividade da luz, podendo assim ser utilizadas para captar a luz natural (temperaturas quentes ou temperadas com radiação solar alta), diminuindo o custo e a quantidade de lâmpadas artificiais.

Ao contrário da eficiência luminosa, essas estruturas não oferecem muita resistência à acústica por possuírem baixíssima massa, porém, pode ser resolvido com o uso de duplas ou triplas camadas de tecido com melhor capacidade de absorção.


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O desenvolvimento das estruturas tensionadas se deu pela análise aprofundada do arquiteto e engenheiro Frei Otto, a partir do final da década de 1950, que começou seus experimentos com formas leves, tecidos, cabos e membranas de elástico e de sabão, sustentadas em suas bordas por meio de fios e arames para ter um melhor resultado na hora de tensionar, como exemplo na figura 11.

Fig. 11: Primeiros experimentos de Frei Otto. (Fonte: BAIXAS, Juan Ignacio. Forma resistente).

Os estudos seguintes, realizados com estruturas sinclástica e anticlástica, foram desenvolvidos a partir da construção de modelos físicos para permitir um melhor entendimento da sua concepção estrutural, além de comprovar as hipóteses geradas pela observação de elementos no cotidiano.

Fig. 12: Montagem de uma estrutura tensionada definida por três arcos. (Fonte: fotos da autora)

Os três arames, para começar a definir a estrutura, foram colocados na forma vertical e horizontal do plano, todos com um mínimo de curvatura para se integrar com o revestimento escolhido (tecido maleável). A linha de nylon possibilitou a ligação de todos os pontos da estrutura, que começa do arco da posição vertical, liga-se com os seguintes, proporcionando uma melhor resistência para a estrutura que começa a ser gerada.

A estabilidade da estrutura se dá pela linha e a partir da colocação do tecido, no caso ela se torna a definidora das vigas, que são resistentes aos esforços da tração, como visto na figura 13, 14 e 15.


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Fig. 13: Estabilidade da estrutura. (Fonte: fotos da autora)

Fig. 14: A figura representa o ambiente interno gerado da cobertura. As curvaturas ficam bem

visíveis e estruturadas. (Fonte: fotos da autora)


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Fig.15: Vista total da estrutura. (Fonte: foto da autora)

Com a estrutura finalizada, é possível ver sua formação desde o seu ponto inicial até o ponto que chega a base. A força de tração é contínua nesse percurso, se dividindo nos dois sentidos da forma. Como explicado no início do estudo, concluímos que a estrutura elaborada é uma estrutura sinclástica (figura 16), onde a direção da força não varia.

Fig.16 Estrutura sinclástica. (Fonte: desenho da estrutura feito pela autora)

Outro modelo de estrutura tensionada são as anticlásticas, como exemplo, as tendas de circo, elaborada no sistema eletrônico. Ela se forma a partir de círculos e arcos ligados, que geram uma superfície tensionada, como analisados nas figuras 17, 18 e 19:


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Fig. 17: Círculos, arcos e superfícies da estrutura. (Fonte: desdenho elaborado no software Autocad

pela autora)

Fig.18: Detalhe da curvatura lateral da lona e do arco superior e seu raio. (Fonte: desdenho

elaborado no software Autocad pela autora)

Fig.19: Imagem ilustrativa do desenvolvimento da lona. (Fonte: modelo tridimensional elaborado no

software Autocad pela autora)


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No modelo físico, a montagem da estrutura começa, na sequência, pelo posicionamento dos cabos de tração em 45º em relação a lona de cobertura, como na figura 15, em seguida a distribuição dos cabos pela estrutura inteira de forma radial e fixada ao solo e por fim, é puxada por mastros de sustentação, ficando fixo pelo mesmo (figura 20).

Fig.20: Processo de montagem da estrutura anticlástica. (Fonte : fotos da autora)


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Fig.21: Estrutura finalizada. (Fonte : foto da autora)

3. Conclusão

Com a conclusão desta fase do trabalho, foi possível verificar que os sistemas estruturais tensionados são um recurso de tecnologia sofisticada, aplicáveis, sobretudo para determinados programa, como em aeroportos, estádios, que demandam eficiência estrutural para vencer grandes vão com estruturas leves. Neste contexto, as experiências de Fuller foram fundamentais a evolução deste tipo de sistema, sobretudo no que diz respeito à geometria dos componentes e ao uso de determinados materiais.

Este tipo de sistema estrutural vence grandes vãos, e podem compor sistemas desmontáveis e de fácil transporte. Além disso, na questão de materialidade, o uso do tecido na estrutura é considerado importante por sua leveza e praticidade, qualidades que também conferem ao sistema grande expressão visual e versatilidade.

Agradecimentos

Agradeço à Profa. Dra. Valéria Cássia dos Santos Fialho pelas orientações e por possibilitar reuniões frequentes para tomar ciência e participar do desenvolvimento da pesquisa. Agradeço também ao meu pai, Henrique Aurélio Nadais, pela paciência e auxílio em modelos tridimensionais, onde foi necessário um cuidado maior ao manuseio de máquinas.

Referências

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BAIXAS, Juan Ignacio. Forma resistente. Arq Ediciones. 2ª edição, 2010.

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CONSALEZ, Lorenzo. Maquetes: A representação do espaço no projeto arquitetônico. Barcelona: Gustavo Gili, 2001.

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MOUSSAVI, F. The function of form. New York: Actar and The Harvard University Graduate School of Design, 2009.

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WONG, W. Princípios de forma e desenho. São Paulo: Martins Fontes, 1998.

Lista de imagens

01 Disponível em: <http://aqua-velvet.com/2011/11/dymaxion-house-r-buckminster-fuller/>. Acesso: 25 de agosto de 2011.

02, 04, 05, 07, 09, 10, 11, 12, 17 e 18 Fotos tiradas durante elaboração das maquetes pela autora.

03 BALDWIN, J. Bucky Works. Buckminster Fuller’s Ideas for Today. J.Wiley & Sons. New York, 1996.

06 BALDWIN, J. Bucky Works. Buckminster Fuller’s Ideas for Today. J.Wiley & Sons. New York, 1996.

08 BAIXAS, Juan Ignacio. Forma resistente. Arq Ediciones. 2ª edição, 2010.

13 Desenho da estrutura elaborada pela autora.

14, 15 e 16 Desenho em software Autocad elaborado pela autora.

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