Definição
Apesar de poder ter outro significado distinto, denominamos na linguagem corriqueira da engenharia, como sendo, um sistema mecânico reticulado, composto por barras metálicas, dispostas em pelo menos 03 planos ortogonais, estruturalmente estáveis, e conectadas entre si nas suas extremidades, em um único ponto: o nó. São em geral concebidas como treliças, ou seja, suas barras são dimensionadas aos simples esforços axiais de compressão ou tração. Por isso são também chamadas de treliças espaciais.
As primeiras estruturas em malhas espaciais com aplicação comercial surgiram por volta dos anos 30 quando do surgimento da empresa alemã MERO, a pioneira, cujos trabalhos produtivos foram desenvolvidos com base na criatividade do Dr. Meringenhausen, seu fundador. Anos mais tarde, já na década de 60, tanto na Europa quanto nos Estados Unidos, surgiram outras empresas semelhantes, consolidando firmemente os respectivos mercados no uso deste sistema construtivo.
No Brasil, a primeira treliça espacial importante surgiu no ano de 1970. A cobertura do Pavilhão de Feiras e Exposições do Anhembi, projetada com barras tubulares em alumínio, pelo engenheiro anglo-canadense Cedric Marsh, e montada pela empresa FICHET Engenharia. Também professor, Marsh, lecionava na Universidade de Montreal e atuava como consultor junto a uma das maiores empresas produtoras de alumínio do mundo.
Com o aparecimento de sistemas computacionais e softwares de cálculo estrutural mais accessíveis, facilitando sobremaneira o projeto, a partir de 1977, as malhas espaciais ficaram mais populares e caíram no gosto dos arquitetos e investidores do momento. Desde então, estimamos que foram produzidas no país algo em torno de 25 milhões de metros quadrados em coberturas espaciais.
Geometria construtiva
As malhas espaciais tem como elemento construtivo básico a pirâmide ou o tetraedro. Estes colocados lado a lado, continuamente unidos pelos vértices formam um sistema singularmente rígido e belo. As malhas geradas a partir do módulo piramidal podem ter bases retangulares ou quadradas; as tetraédricas podem ser de base triangular equilátera ou isósceles.
Suas barras podem ser fabricadas a partir de perfis tubulares circulares, retangulares ou quadrados; podem também ser confeccionadas em perfis tipo “U” com abas normais à 90°. ou inclinadas como é o caso do sistema M-Deck. (desenvolvido pelo prof. C. Marsh).
As malhas espaciais podem de um modo geral ser classificadas em dois grupos específicos: as malhas planas, e as malhas curvas. No primeiro grupo se enquadram a maioria das estruturas de cobertura. No segundo, incluímos as cúpulas geodésicas de formação matemática segundo a concepção de Buckminster Fuller ou na forma simplificada.
Por terem “curvatura dupla” as malhas geodésicas são mais rígidas e mais econômicas que outras de curvatura simples tais como as de formas cilíndricas.
Materiais
As primeiras malhas espaciais surgidas no Brasil, por imposição de mercado, foram projetadas em alumínio. Hoje, no entanto, 95% são produzidas com tubos de seção circular em aço.
As telhas empregadas para a cobertura propriamente dita, são na maioria das vezes, fabricadas a partir de chapas metálicas finas, podendo ser em aço ou alumínio. As espessuras variam em média, de 0,5 a 0,8 mm
No caso em que se utilizem materiais metálicos diferentes para as terças e para as telhas, deve-se ter muito cuidado na preparação das superfícies de contato entre os dois materiais, a fim de que seja evitada a corrosão eletrolítica do material mais propenso a liberar elétrons, no caso o alumínio. Recomenda-se para isso, a colocação de fita isolante adesiva na face superior da terça.
Nós
Outro elemento construtivo fundamental para as malhas espaciais é o nó. Ao concebê-lo, um cuidado todo especial deve ser tomado para provê-lo da necessária estabilidade, sem prejuízo da estética. Ao longo dos anos, tanto no Brasil como no exterior, vários tipos de nós foram utilizados.
Alguns foram tecnicamente aprovados e permanecem até hoje; outros foram eliminados por apresentarem falhas no comportamento estrutural ou por serem esteticamente impróprios.
Atualmente são utilizados os seguintes tipos de nós:
- os nós “esféricos”, onde os eixos de todas as barras convergem diretamente para o centro da esfera, tornando-os perfeitos estrutural e esteticamente;
- os nós “cruzetas” formados por chapas metálicas planas porem interligadas e montadas em planos diferentes pertencentes aos planos de trabalho de cada barra, sendo “menos bons” estruturalmente, porém mais econômicos, fáceis de fabricar e de aspecto arquitetônico razoável.
- os nós de “ponta amassada”, muito econômicos, que apesar de serem estruturalmente impróprios e feios, são ainda muito utilizados (tomando-se as devidas precauções construtivas) para estruturas espaciais de pequenos vãos.
Coberturas
Como proteção à intempérie solar e pluvial, dispõe-se de vários tipos de materiais. De um modo geral, as coberturas mais utilizadas são as telhas metálicas em aço ou alumínio.
Estas podem ser de seção trapezoidal ou onduladas e são montadas por simples superposição ou por processo de selagem mecânica – zipadas. Estas são fixadas indiretamente à estrutura de suporte através das terças, ou diretamente aos banzos superiores quando a malha espacial é dotada de inclinação própria.
Muitas vezes a cobertura deve ser provida de isolamento termo-acústico. Nestes casos as telhas recebem um tratamento especial, de forma a comportarem-se como barreira efetiva contra o som e o calor.
Normalmente estes isolantes são fabricados utilizando-se lã de vidro, lã de rocha, ou espuma expandida de poliuretano, colocados como “enchimentos” entre duas telhas.
Vantagens
Devido à sua composição geométrica e à natureza de seus elementos as malhas espaciais apresentam maior resistência global face às cargas de ruptura; suas barras fabricadas a partir de perfis tubulares tem excelente comportamento quanto à flambagem local ou por torção.
Sua grande rigidez no plano horizontal (aplicável às malhas planas) permite uma maior otimização no dimensionamento da infra-estrutura de suporte, recebendo suas respectivas cargas reativas de modo mais uniforme.
Podem vencer maiores vãos com menor gasto de materiais.
Devido à simplicidade de seus elementos construtivos- a barra e o nó, a fabricação, transporte e montagem é extremamente facilitada, cabendo aos operadores em campo a simples tarefa de apertar parafusos.
Graças à modularidade da distribuição dos nós, torna-se muito fácil a fixação de qualquer equipamento para instalações em geral, forros, passarelas, ou demais artefatos necessários à operacionalidade da edificação.
As edificações cobertas com malhas espaciais são de um modo geral mais econômicas que as com coberturas convencionais.