Tensoestruturas: Cabos e Membranas 

A Aplicação das Estruturas Tensionadas na Arquitetura

1 - Introdução

Na natureza, a evolução dos organismos e das formas, nos mostra exemplos de resultados

ótimos onde podemos perceber sistemas de adequação ideal e dispêndio energético mínimo.

Desde os simples seres vivos unicelulares até os multi-complexos seres humanos, nota-se a

marcante presença de um “criador divino” ou “promotor da ordem máxima” ou ainda, o

“otimizador transcendental”, que nós, por não compreendê-lo, o denominamos de “deus”.

Exatamente pela impossibilidade de reproduzir a “obra divina” é que o homem, desde seus

primórdios, passou a aplicar ou copiar exemplos da natureza no seu cotidiano. Assim,

surgiram as primeiras pontes suspensas com a utilização de cordas de cipó entrançadas; a

primeira tenda feita com peles de animais, e as primeiras colunas e vigas arqueadas a partir

de blocos esculpidas da rocha natural, etc.

Assim, com o passar dos tempos, a arte construtiva, antes uma só ciência, foi subdivida em

engenharia e arquitetura, hoje duas especialidades distintas, porém com o mesmo fim: a

busca do sistema construtivo ideal

2 – Coberturas Tensionadas em Cabos de Aço

Modernamente, embora as primeiras pontes suspensas em cabo de aço já existissem por

volta de 1930/1940, os primeiros estudos científicos e as primeiras obras de coberturas

usando-se elementos tensionados (cabo de aço) só começaram a florescer a partir da década

de 50 em diante.

Incentivado por um projeto do arquiteto Mattew Nowicki, o pavilhão de esportes de Raleigh,

na Carolina do Norte, EUA, iniciado em 1950 e terminado em 1953, o alemão Frei Otto,

recém formado em arquitetura, iniciou seus estudos de doutorado na pesquisa e

desenvolvimento de soluções inusitadas de coberturas de grandes vãos utilizando este novo

tipo estrutural – o cabo de aço tensionado como elemento portante.

Mais tarde, associado a um engenheiro chamado Peter Stromeyer, iniciou suas primeiras

obras, na forma de tendas, cuja construtividade era mais simples. Desde então, sua obra tem

tido lugar de destaque nas principais feiras e eventos internacionais.

Em vários países do mundo, aeroportos, pavilhões de shows, quadras de esportes, e outros

prédios, têm se utilizado esse eficiente e elegante sistema de cobertura.

Como exemplos clássicos da aplicação de estruturas tensionadas em coberturas, entre

outras, citamos: o estádio olímpico de Berlin, 1970, e o parque olímpico de Munich ambos na

Alemanha; o Aeroporto Internacional de Denver, Colorado nos EUA e o Aeroporto

Internacional de Jeddah na Arábia Saudita.

3 – Coberturas Tensionadas em Tecidos

Como evolução natural da utilização de malhas de cabos, surge na década de 60, um tecido

altamente eficiente, composto de fibras sintéticas cuja resistência às tensões de tração,

podiam substituir com vantagens, os cabos de aço, tornando-se ao mesmo tempo estrutura

portante e cobertura propriamente dita.

O próprio Frei Otto, associado a outro arquiteto, Rolt Gutbrod, foi vencedor em concurso para

o pavilhão alemão na EXPO 68 em Montreal, apresentando como solução de cobertura, este

tipo de tecido.

3.1 – Características

Sistemas de membranas tensionadas, são hoje a forma mais leve de se prover

arquitetonicamente uma cobertura ou fechamento de uma edificação. Suas propriedades de

alta resistência às tensões de tração ressaltam facilmente a possibilidade de sua aplicação

para a cobertura de grandes vãos, com o mínimo dispêndio de material.

A fabricação do tecido que compõe a membrana é feita em grandes painéis cujas dimensões

são limitadas tão somente pelo tamanho da unidade fabril que os produz, ou pela estratégia

de montagem em campo. Por não terem a rigidez à flexão, estes podem ser dobrados e

transportados facilmente.

3.2 – Material

Existem hoje duas famílias de tecidos de alta resistência, que são utilizadas na confecção de

coberturas tensionadas. São elas:

a) A membrana de poliéster resvestida com PVC, com garantia na faixa dos 15 anos com

uma durabilidade estimada entre 25 e 30 anos. Este é um tecido com boa flexibilidade,

quanto às formas geométricas, e de menor custo unitário. Existem vários níveis de qualidade

nas membranas PVC, algumas com durabilidade bem menor. As membranas PVC com

acabamento PVDF (podem ser apresentadas como PVC / PVDF) têm durabilidade superior.

b) A membrana de fibra de vidro revestida com PTFE (teflon), com durabilidade mínima

também de 25 anos e é um material bem mais caro que o PVC. A durabilidade das

membranas de PTFE, segundo os fabricantes, vai de 30 a 35 anos. Cada família de

membrana têm referências que variam de gramatura e de resistência para atender a todos

os tipos de projetos: grandes e pequenos, com mais ou menos tensão aplicada ao material.

As membranas de PVC não são menos resistentes que as membranas de PTFE. Podem e são

utilizadas em projetos de grandes dimensões, cobrindo grandes vãos, característica comum

às duas famílias de membranas.

Ambos os materiais são impermeáveis e antiestáticos evitando o acúmulo de umidade e

poeira. As sujeiras ficam na superfície das membranas e são mais fáceis de remover. As

membranas também têm tratamento anti UV, antimofo e anticapilaridade. São

autoextinguíveis.

As membranas de PTFE são menos sensíveis à sujeira e mantém o tom de branco por mais

tempo que as membranas de PVC. Já nas membranas de PVC, os produtos são protegidos das

agressões exteriores graças a um tratamento de PVDF (solução fluoretada anti-aderência)

em ambos os lados, que impede que a umidade e a poeira penetrem no material. Elas

também devem ser limpas para manter uma boa aparência. No caso das membranas PVDF,

essa manutenção é menos frequente e muito mais fácil, mas deve existir. A chuva pode

ajudar mas não substitui as limpezas.

3.3 – Resistência ao Fogo

Os tecidos sintéticos utilizados na fabricação de membranas tensionadas não propagam as

chamas, são auto-extinguíveis e não “pingam” se submetidos ao fogo. Enquadram-se no

código europeu de resistência aos incêndios, e tem a aprovação para sua utilização em

qualquer tipo de edificação.

3.4 – Concepção Estrutural e Cálculo

Os primeiros cálculos da geometria e dos esforços eram executados por meios de

aproximações interativas, por processos semi-automatizados, em grandes e “pesados”

computadores disponibilizados somente para centros de pesquisa de universidades ou

grandes empresas, tornando a aplicação destes tipos estruturais difícil e dispendiosa.

Isto perdurou até o fim da década de 70. Somente porém nos anos 80/90, com o

aparecimento de sistemas computacionais mais eficientes e acessíveis a

profissionais de engenharia e arquitetura é que foi consolidado seu uso definitivamente.

Apesar da simplicidade da idéia, a descrição da geometria e o cálculo das tensões e

deformações de sistemas estruturais dessa natureza, só pode ser efetuado com precisão por

métodos computacionais sofisticados.

Desde o caso mais singelo das curvas chamadas “sinclásticas” características dos domos

esféricos, até as superfícies “anticlásticas”, ou seja, curvaturas espaciais reversas, somente

com a simulação por programas computacionais especiais, podemos chegar à equação final

de “superfície mínima” para cada caso.

A análise estrutural dos sistemas tensionados, pelas suas características intrínsecas e da alta

deformabilidade, é feita por métodos que consideram a não linearidade geométrica, podendo

utilizar-se do método de Newton Raphson ou da relaxação dinâmica, ambos incluindo

parâmetros de amortecimento das vibrações.

3.5 – Fabricação

O mesmo sistema computacional, após ter gerado os resultados das informações

geométricas, é integralmente utilizado para o procedimento de planejamento e otimização

da fabricação e corte do tecido.

Este é divido em grandes faixas que são posteriormente tecidas e costuradas entre si por

processos de selagem especial.

3.6 – Montagem

A montagem de estruturas em membrana, é bastante simples, requerendo porém, mão de

obra bastante especializada.

Áreas da ordem de 2.000 a 3.000m2 podem ser montadas em menos de 2 semanas,

dependendo do tipo de suportes projetados.

O equilíbrio da tensoestrutura, se dá com o esticamento ou tensionamento passo a passo dos

cabos de estaiamento e do tecido, em contraponto à compressão dos mastros, únicos

elementos a resistirem a esse tipo de esforço, até que o conjunto alcance a forma final para

a qual a cobertura foi concebida.

3.7 – Vantagens

As coberturas tensionadas em tecidos, apresentam grandes vantagens em comparação com

outros sistemas mais convencionais:

• Simplicidade na concepção. Todos os seus elementos 

trabalham em total tração ou compressão; 

• Incrível beleza arquitetônica; 

• Translucidez, deixando passar até 20% da luz natural; 

• Permite infinidade de formas; 

• Excelente isolante térmico e acústico, 

dependendo do tipo de tecido aplicado; 

• Impermeabilidade total; 

• Vence grandes vãos; 

• Não propaga o fogo em caso de incêndios; 

• Leveza e resistência face às cargas do projeto 

e efeitos do vento; 

• Durabilidade e resistência à intempérie; 

• Facilidade total no transporte e montagem