As Termas de Caracalla foram resultado de uma ambiciosa política de obras impostas pelo imperador romano
Marcus Aurelius Antoninus (188 - 217), mais conhecido como Caracalla - que na realidade é o nome de um manto gaulês com capuz, usado por ele. Construídas entre os anos 212 e 217, as tais termas são o primeiro exemplo que se conhece de associação de barras metálicas a pedras ou argamassa com a finalidade de aumentar a resistência das construções.
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| Fig. 1 - Termas de Caracalla |
A partir dos primórdios do século XV, durante a recuperação das ruínas dessas termas, descobriram-se barras de bronze dentro da argamassa de
pozzolana - rocha de origem vulcânica constituída por uma mistura de areia, argila e silte - em estruturas que, sem apoio, cobriam distâncias muito grandes para a época. Muitos anos depois, entre 1764 e 1790, a associação aço/pedra natural foi utilizada pelo arquiteto Jean-Baptiste Rondelet (1743 - 1829) na construção da estrutura da Igreja de Santa Genoveva, em Paris, hoje chamada
Panthéon de Paris.
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| Fig. 2 - projeto arquitetônico da Igreja de Santa Genoveva |
Concebido pelo [também] arquiteto Jacques Germain Soufflot (1713 - 1780), o projeto da igreja previa poucas colunas na fachada, segundo ele "para agregar a leveza do gótico com a pureza da arquitetura grega". Assim, havia a necessidade de executar grandes vigas com o objetivo de transferir as elevadas cargas da superestrutura para as fundações.
Rondelet utilizou barras longitudinais retas nas zonas de tração e barras transversais para evitar o cisalhamento - tensão gerada por forças perpendiculares à maior dimensão de uma estrutura, que incidem na mesma direção, mas em sentidos opostos - nas vigas executadas com pedra lavrada. As barras eram enfiadas através de furos feitos [artesanalmente] nas pedras, e os espaços vazios eram preenchidos com argamassa de cal. Não faltaram nem as barras dobradas - barras longitudinais dobradas entre 30 e 45 graus para absorver os esforços de cisalhamento das estruturas, adotadas em projetos de engenharia até meados da década de 1960. Pronto! Deu-se por inventada a conjunção ferro/pedra para a execução de estruturas.
Em 1824, portanto passados 34 anos do término da obra pioneira, o empresário Joseph Aspdin (1778 - 1855) fez algumas experiências utilizando misturas de pó de pedra calcária e argila, as quais eram queimadas e depois moídas. Aos materiais obtidos dessas misturas eram acrescentadas quantidades experimentais de água, e o resultado vinha sob a forma de um certo tipo de argamassa que depois de seca ficava dura como pedra. O produto final era parecido com um tipo de rocha encontrado na ilha britânica de Portland, semelhante, inclusive em resistência e durabilidade. Aspdin patenteou o produto com o nome de Cimento Portland.
Cerca de 20 anos depois, Isaac Charles Jonhson (1811 - 1911) começou estudos relacionados ao processo da queima da mistura inventada por Aspdin. Elevou a temperatura para 1400ºC e obteve, após a moagem, um produto mais fino e mais resistente que os anteriores.
Por volta de 1850 o engenheiro francês Joseph Louis Lambot (1814 - 1887) efetuou suas primeiras experiências práticas no que diz respeito à introdução de ferragens em massas de cimento. A suposição baseia-se no registro da data de uma obra sua nas Forjarias Carcès - estabelecimento localizado na comunidade de Carcès, departamento de Var, sul da França - onde foi construída uma parede de argamassa armada com grande número de barras [finas] de ferro. Mas antes, em 1849, ele já estava construindo um barco feito de "cimento armado" que não só flutuou, como navegou no lago de sua propriedade em Miraval, departamento de Var, no sul da França. É provável que tenha usado uma malha de barras finas de ferro entrelaçadas, entremeadas com barras mais grossas, usando essa malha como gabarito para obter o formato adequado para o barco.
O barco de Lambot foi por ele apresentado, juntamente com um pedido de patente, na Exposição Universal de Paris de 1855. Ele imaginava que seu barco [de cimento armado] chamaria muito mais atenção do público do que o normal, garantindo então mais oportunidades para usar o tal cimento armado em obras. Porém seu objetivo não foi atingido, uma vez que ninguém considerou ser de alguma valia a sua invenção. O uso do cimento armado para a construção de navios foi descartado pelos funcionários da Administração da Marinha de Toulon por considerarem inadequado o novo material.
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| Fig. 3 - Barco de Lambot (1849) | |
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Entretanto, entre os visitantes da exposição, estava um comerciante de plantas ornamentais, horticultor e paisagista, que não dava a mínima importância para regulamentos ou normas técnicas, principais observações dos engenheiros. Ele enxergava o barco de Lambot com outros olhos. Seu nome era Joseph Monier (1823 - 1906).
Monier tinha grandes problemas com as caixas de madeira ou cerâmica onde, em estufas, acomodava as laranjeiras em crescimento durante o inverno. Em contato com a terra úmida, as caixas quebravam ou apodreciam rapidamente. Ao ver o barco de cimento armado, imaginou que o material utilizado para construí-lo serviria para fazer suas caixas de terra. Provavelmente não teria pensado nisso se, ao invés de se deparar com um barco, tivesse visto, por exemplo, uma laje.
Lambot, apesar de ser engenheiro, não foi convincente em suas argumentações junto às associações de normas técnicas da época; Monier, por outro lado, sem a pretensão de convencer ninguém, aproveitou a ideia de Lambot e passou a construir suas caixas de plantas de cimento armado, do que jeito que melhor lhe parecia ficar. Com as malhas de ferro dava os formatos que queria às suas caixas e vasos e, com cimento, preenchia os espaços e efetuava o cobrimento da armadura.
Monier produziu, utilizou e vendeu [em vários formatos e tamanhos] grande quantidade dos seus vasos e caixas de cimento armado. Gostou tanto dessa atividade que desistiu de ser paisagista, horticultor e comerciante de plantas ornamentais, para se dedicar à nova arte. Imaginou que todas as peças fabricadas com esse material deveriam ter a finalidade específica de entrar em contato com a água. Assim, seus primeiros artefatos de cimento foram bacias, caixas d'água e tubos para encanamentos. Entre 1868 e 1873 construiu: um reservatório de 25 m³; um reservatório de 180 m³ para a estação da estrada de ferro de Alençon; um reservatório de 200 m³ [suportado por pilares] em Nogent-sur-Marne.
Em 1875 construiu uma ponte de 16,5 metros da vão e 4,0 metros de largura nas propriedades do Marquês de Tillière. A partir de então, atento aos negócios, começou a registrar patentes de tudo o que fazia, expandindo seu trabalho de construção em cimento armado para outros países da Europa, passando a ser considerado como o inventor do concreto armado. Na Alemanha o termo
Monierbau é, ainda hoje, sinônimo de Concreto Armado.
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| Fig. 4 - Primeira ponte construída [por Joseph Monier] em cimento armado, imitando aparência de troncos e ramificações de árvores |
Na América, quase à época em que Lambot patenteava seu barco, um advogado dotado de grande capacidade inventiva, também fazia suas experiências, mostrando-as a um reduzido círculo de amigos. Só mais tarde, em 1877, Thaddeus Hyatt (1816 - 1901) publicou seus ensaios, com um título que mais parece título de tese de mestrado ou doutorado: "An Account of Some Experiments with Portland-Cement-Concrete, Combined with Iron as a Building Material with Reference to Economy of Construction and for Security Against Fire in the Making of Roofs, Floors and Walking Surfaces".
Hyatt conseguiu decifrar o verdadeiro papel da armadura no trabalho com o concreto, enxergando a composição ferro/concreto como uma peça única e compreendendo a necessidade de uma armadura transversal muito bem ancorada, tal como o atual estado de conhecimento sobre concreto determina em norma.
De seus ensaios Hyatt obteve as seguintes conclusões:
- O concreto deve ser considerado como um material de construção resistente ao fogo;
- Para que a resistência ao fogo possa ser garantida, o ferro deve estar totalmente envolvido por concreto;
- O funcionamento em conjunto do concreto com ferro chato ou redondo é perfeito e constitui uma solução mais econômica do que com o uso de perfis "I" como armadura;
- O coeficiente de dilatação térmica dos dois materiais é suficientemente igual;
- A relação dos módulos de elasticidade deve ser adotada igual a 20;
- Concreto com ferro do lado tracionado presta-se não somente para estruturas de edificações como também para construções de abrigos.
Thaddeus Hyatt foi o primeiro a compreender profundamente a necessidade de uma boa aderência entre o concreto e o ferro, bem como do posicionamento correto das barras de ferro para que este material fosse eficaz na obtenção da resistência do produto final. Portanto, Hyatt foi, de fato, o grande precursor do concreto armado da forma como hoje o conhecemos.
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| Fig. 5 - Vigas de ensaio de Hyatt, com indicação das armaduras e das trincas |
Na Alemanha o engenheiro alemão Gustav Adolph Wayss (1851 - 1917) obteve as patentes de Monier, compradas anteriormente [em 1884] pelas firmas
Freytag e Heidschuch e
Martenstein e Josseaux. Seu entusiasmo originou-se de uma visita à Exposição Universal de Antuérpia, em 1879, quando viu as peças de concreto construídas pelo engenheiro francês François Hennebique (1842 - 1921). O primeiro passo de Wayss foi fundar em Berlin a empresa "Aktiengesellschaft für Beton - und Monierbau". Porém, o novo processo construtivo despertou incertezas e desconfianças, levando-o a investir muitos recursos em ensaios para demonstrar, mediante provas de carga, que existiam vantagens econômicas na utilização de armaduras de ferro dentro do concreto. O órgão público de fiscalização designou, então, o engenheiro Mathias Koenen (1849 - 1924) para conduzir os ensaios de corpos de prova, e ele concluiu que a função da armadura de ferro era absorver as tensões de tração, enquanto o concreto [sozinho] resistia às compressões. Estavam, portanto, elucidadas as dúvidas sobre a eficácia das construções em concreto armado, e daí para frente os estudos na área foram crescendo em escala exponencial.
A primeira obra em concreto armado no Brasil foi uma
ponte de 9,0 metros de vão, projetada pelo engenheiro François Hennebique e executada pelo empreiteiro Echeverria, no
Rio de Janeiro, em 1908.
Fig.1 - http://escola.britannica.com.br/assembly/172961/Ruinas-das-Termas-de-Caracalla-um-complexo-de-banhos-publicos
Fig.2 - http://historiadeartemartab.blogspot.com.br/2010/11/arquitectura-neoclassica.html
Fig.3 - http://www.expositions-universelles.fr/1855-exposition-universelle-paris.html
Fig.4 - http://aquarius.ime.eb.br/~webde2/prof/ethomaz/monier/monier_parte1.pdf
Fig.5 - http://www.ebah.com.br/content/ABAAABi3IAH/2010-tfc-juliano-ricardo
Bibliografia: SANTOS, Lauro Modesto dos. CÁLCULO DE CONCRETO ARMADO. P.37 - 46.
