Eng. Francisco L. Blancas - Edição Nº. 26 - Janeiro/08

A estrutura Cidade da Música

Cidade da Música constituir-se-á em um centro de cultura, localizado no Parque Trevo das Palmeiras, na confluência da Avenida Ayrton Senna com Avenida das Américas, Barra da Tijuca, Rio de Janeiro.

O arranjo estrutural concebido para a obra pode ser sumariamente descrito da seguinte forma:

• A estrutura é composta por quatro pisos principais: dois pisos elevados (Laje Esplanada e Cobertura), um piso térreo e um subsolo;
• Os dois pisos principais elevados (Níveis 9,97 m – Laje ESPLANADA e 31,70 m – Laje COBERTURA) são constituídos por um reticulado de vigas em concreto protendido, formando uma grelha cuja projeção em planta (coincidente para ambos os pisos) tem a forma de um paralelogramo com dimensões aproximadas de 270 m x 90 m;
• Os pisos elevados são suportados por um conjunto de pilares, alguns tirantes e por extensas paredes curvas (ou cascas) em concreto armado. Grande parte dos pilares têm seção variável ou são inclinados. A maior parte das paredes possui uma geometria tal que resultam em balanços assimétricos de até cerca de 100m, de forma que um desequilíbrio de peso próprio deverá ser assimilado na fase construtiva;
• O conjunto pode ser dividido em cinco sub-estruturas funcionais, designadas por Grande Sala, Ensaio, Cinema, Música de Câmara e OSB (espaço para a Orquestra Sinfônica Brasileira), cuja utilização e os aspectos estruturais mais relevantes são sumariamente descritos na seqüência.

Na discussão que se segue, consideram-se como elementos estruturais principais as vigas que compõem as grelhas dos pisos Esplanada e Cobertura, bem como os pilares, paredes e tirantes que nascem no nível da fundação ou que são primordiais para o suporte dos demais elementos principais (tirantes para o piso esplanada ou apoios indiretos importantes para o equilíbrio da cobertura). Os demais elementos estruturais (vigas, lajes, pilares, paredes e tirantes) que não se enquadram nessas condições são designados como secundários.

• GRANDE SALA: local voltado para grandes apresentações sinfônicas, óperas e demais eventos musicais, com platéia de grande capacidade. Possui piso em desnível com a laje Esplanada; plataformas de acesso elevadas, escadas e rampas com elementos atirantados na cobertura ou suportadas por paredes-tirante; paredes secundárias que delimitam o espaço em planta nascem no nível esplanada e se estendem até a cobertura. Parte do público será alojada em torres (fixas e móveis) cujas estruturas se apóiam em vigas da estrutura secundária, as quais por sua vez se apóiam nas paredes principais (PAR.3, PAR.4 e PAR.5) ou secundárias que integram a Grande Sala. Há uma viga protendida, entre os pilares P.5 e P.15, que constitui um apoio indireto importante. As paredes elevadas PAR.21 a PAR.24, no nível da cobertura, delimitam uma grande abertura e, por serem muito robustas, servem de apoio às vigas da grelha nesse nível.
• ENSAIO: Estrutura convencional formada por vigas, lajes e pilares. Há um apoio indireto para suporte do pilar P.27, que suporta a cobertura. Paredes secundárias que nascem no nível esplanada travam as paredes principais que delimitam a área em planta (PAR.18, PAR.19 e PAR.20). Duas dessas paredes principais não apóiam a cobertura, de forma que há uma laje de fechamento curva (cuja declividade é orientada da extremidade para o centro). A terceira (PAR.18) constitui somente um apoio pontual para a mesma.
• CINEMA: Pisos intermediários convencionais, intercalados com lajes parcialmente suportadas por paredes- tirante. As paredes principais PAR.1 e PAR.2, que delimitam o espaço em planta, têm a forma muito assimétrica (desbalanceada) e apóiam pontualmente a cobertura. Estas paredes também estão travadas por paredes secundárias que nascem no nível esplanada. O vão entre a estrutura e a cobertura é delimitado por uma cobertura de fechamento curva, similarmente ao Ensaio (declividade orientada da extremidade para o centro).
• MÚSICA DE CÂMARA: Espaço reservado para apresentações musicais de menor porte. Estrutura interna secundária (platéia, rampas de acesso). As paredes secundárias internas não proporcionam um travamento significativo para as paredes principais. Algumas delas são penduradas na cobertura. As paredes principais PAR.7 e PAR.11, que delimitam o espaço em planta, servem de apoio contínuo para a cobertura e possuem uma forma aproximadamente simétrica (melhor balanceada), resultando portanto menos desequilibradas sob a ação do peso próprio durante a fase construtiva.
• OSB: Espaço reservado para instalação da Orquestra Sinfônica Brasileira. A estrutura é similar à dos ensaios, com alguns pisos intermediários interligando paredes principais e secundárias. Há dois apoios indiretos, para os pilares P.22 e P.23, que suportam a cobertura. Somente uma parede do conjunto é principal e apóia a cobertura (PAR.12, um apoio pontual). Esta parede também tem a forma muito assimétrica, como todas aquelas que se situam próximas às extremidades da laje esplanada (paredes externas).

A figura 1 ilustra a disposição em planta das sub-estruturas anteriormente definidas.

Figura 1 - Layout das sub-estruturas funcionais de Cidade da Música.

O modelo de cálculo empregado no controle de qualidade do projeto

Devido ao alto grau de complexidade envolvido na análise da estrutura de Cidade da Música, dadas as suas características geométricas particulares e o viés arrojado da sua concepção arquitetônica, a EGT Engenharia foi contratada pela empresa Carioca Christiani-Nielsen Engenharia pertencente ao Consórcio Construtor CIDADE DA MÚSICA - RJ para realizar o Controle de Qualidade do Projeto Executivo da empresa carioca Beton Projetos Ltda. Para essa análise optou por desenvolver um modelo computacional de cálculo, distinto daquele adotado no projeto original, de forma a possibilitar as verificações estruturais que permitem validar o dimensionamento estrutural da projetista.

Nesse processo, utilizou-se o programa de cálculo e de detalhamento de estruturas em concreto armado e protendido da TQS Informática Ltda., o Sistema CAD/TQS, largamente adotado no setor de projeto de edificações. As vantagens desse sistema estão nas facilidades proporcionadas pelas entradas gráficas para introdução da fôrma e da protensão das grelhas (pré-processamento), bem como pelo dimensionamento e detalhamento automático e em conformidade com a norma brasileira NBR 6118/2003, para dimensionamento de estruturas de concreto armado e protendido (pós-processamento).

O modelo desenvolvido apresenta as seguintes características:

• utilização de elementos de barras para a simulação de vigas, pilares, lajes e paredes (estes dois últimos simulados por grelhas);
• geração da estrutura com base no desenho de formas, que auxilia sobremaneira a minimização de erros grosseiros;
• representação da fundação por molas e restrições nodais com os efeitos cruzados desprezados, por serem secundários e de pequena monta;
• divisão do modelo em duas partes, Trecho A e B, com apoio de molas nas juntas e interação para prover a compatibilidade de deslocamentos entre trechos;
• geração automática de carregamentos, de combinações estabelecidas em norma e de desenhos de detalhamento das peças estruturais possibilitando o emprego de alguma automação das verificações impostas por noma (Estados Limites de Utilização e de Serviço).

A seguir, apresentam-se algumas figuras que ilustram o modelo de cálculo empregado na análise.

Figura 2 - Planta Trecho A – Nível Cobertura	Figura 3 - Planta Trecho A – Nível Esplanada
Figura 4 - Perspectiva Trecho A	Figura 5 - Planta Trecho B – Nível Cobertura
Figura 6 - Planta Trecho B – Nível Esplanada	Figura 7 - Perspectiva Trecho B

A validação do modelo de cálculo

Ressalte-se que tal modelo foi validado e calibrado através de exaustivos testes comparativos com modelagem / análise via método dos elementos finitos de partes da estrutura (subestruturas) com as respectivas vinculações, utilizando-se para tanto outros Softwares (SAP 2000, Adina e Strap).

Eng. Francisco L. Blancas
EGT Engenharia S/C Ltda., São Paulo, SP