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KELLY ALONSO COSTA DE MACEDO
CÚPULAS HISTÓRICAS - SISTEMAS CONSTRUTIVOS, PATOLOG IAS E
TÉCNICAS DE RESTAURO
Dissertação apresentada ao Programa de Pós-graduação em Engenharia Civil, da Universidade Federal Fluminense, como parte dos requisitos necessários à obtenção do título de Mestre em Engenharia Civil, área de concentração Engenharia Civil.
Orientador: Prof. Vicente Custódio Moreira de Souza, PhD.
Niterói, RJ
2005
Livros Grátis
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KELLY ALONSO COSTA DE MACEDO
CÚPULAS HISTÓRICAS - SISTEMAS CONSTRUTIVOS, PATOLOG IAS E
TÉCNICAS DE RESTAURO
Dissertação apresentada ao Programa de Pós-graduação em Engenharia Civil, da Universidade Federal Fluminense, como parte dos requisitos necessários à obtenção do título de Mestre em Engenharia Civil, área de concentração Engenharia Civil.
Aprovada por:
_______________________________________________________ Prof. Vicente Custódio Moreira de Souza, Ph.D (orientador)
Universidade Federal Fluminense
_______________________________________________________ Ana Lúcia Torres Serôa da Motta, Ph.D.
Universidade Federal Fluminense
_______________________________________________________ Eliane Maria Lopes Carvalho, D.Sc. Universidade Federal Fluminense
_______________________________________________________ João Carlos Teatini de Souza Clímaco, Ph.D.
Universidade de Brasília
Niterói, RJ 2005
Ao
grande autor da minha vida
Deus.
Ao
grande amor da minha vida
Rodrigo.
AGRADECIMENTOS
Ao terminar este trabalho gostaria de expressar meus sinceros
agradecimentos a todos aqueles que contribuíram, de alguma forma, para a sua
realização. Gostaria de agradecer, em especial:
A Deus, pela minha vida e pela imensa benção em proporcionar o
aperfeiçoamento profissional em uma instituição de grande avanço científico e
tecnológico.
Ao grande amor da minha vida, meu esposo Rodrigo Alves de Macedo, pelo
companheirismo, pelas horas de auxílio, paciência e apoio.
Aos meus pais, Maria das Graças e Hugo, pelo carinho sempre dispensado
durante toda a minha vida, pelos princípios que me formaram e pela educação que
me proporcionaram, me dando a oportunidade de batalhar pelos meus sonhos e
convicções.
Ao meu irmão, Victor Hugo, pela amizade e respeito nas horas de ansiedade
e dúvidas.
Ao grande amigo e mentor profissional professor e orientador Vicente
Custódio Moreira de Souza, sempre presente nas escolhas e indicações dos
caminhos a seguir.
Aos professores da Universidade Federal Fluminense que de alguma forma
colaboraram para a minha formação e constituição da ética profissional.
Aos integrantes do Grupo Casarões, pela iniciação no campo do Patrimônio
Histórico Nacional. Ao Flávio, à Jeanne, à Andréia, ao Mateus, à Paula, à Silvia, pela
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ajuda e a amizade, em especial ao amigo, Luiz da Guia, pelas sugestões, apoio e
auxílio em softwares.
Ao grande amigo Adriano Tavares pela ajuda e assistência durante o trabalho
e a disponibilidade freqüente.
À grande amiga e irmã Flávia, que sempre estava pronta a compartilhar das
horas difíceis e alegres.
Ao Coordenador do Programa de Pós-graduação em Engenharia Civil, da
Universidade Federal Fluminense em Engenharia Civil, Orlando Longo, sempre
disponível para apoiar.
Às funcionárias do mestrado, à Aline, à Cássia, à Clarice e à Gláucia, que
sempre foram solícitas, tiveram muita paciência em resolver os problemas
burocráticos e psicológicos, e pela imensa amizade nos diversos momentos.
Aos professores da banca examinadora pela compreensão e pela
colaboração para a finalização dessa dissertação.
Aos colegas de mestrado, em especial ao Fausto, Alexandre, Itamar, Sabrina,
Emígdio, Uilson e Marcela.
Ao engenheiro civil, Ubirajara Avelino de Mello, pertencente à empresa
Concrejato, responsável pela obra de restauro na Igreja da Candelária, o qual
possibilitou o levantamento in loco das informações necessárias ao estudo de caso.
Ao engenheiro civil, Wallace Caldas, pelas informações imprescindíveis na
caracterização da Igreja da Lapa dos Mercadores.
À CAPES, pelo apoio financeiro.
SUMÁRIO
AGRADECIMENTOS..................................... .............................................................5
SUMÁRIO ...................................................................................................................7
LISTA DE ILUSTRAÇÕES ............................... ........................................................10
LISTA DE FOTOGRAFIAS............................... ........................................................13
RESUMO...................................................................................................................15
ABSTRACT........................................... ....................................................................16
1 INTRODUÇÃO............................................................................................17
1.1 Considerações iniciais ................................................................................17 1.2 Justificativa .................................................................................................18 1.3 Relevância ..................................................................................................20 1.4 Metodologia ................................................................................................20
2 SURGIMENTO E EVOLUÇÃO DOS TETOS CURVOS ............. ................22
2.1 Introdução ...................................................................................................22 2.2 COBERTURA .............................................................................................22 2.3 Arcos e Abóbadas.......................................................................................24 2.4 CÚPULAS ...................................................................................................30 2.5 CLASSIFICAÇÃO DAS CÚPULAS .............................................................45 2.5.1 Quanto à transmissão de cargas ................................................................46 2.5.2 Quanto à forma ...........................................................................................48 2.6 a PRESENÇA DA CÚPULA NA HISTÓRIA DA ARQUITETURA BRASILEIRA .............................................................................................................53 2.6.1 As diversas cúpulas em edificações no Rio de Janeiro ..............................73
3 SISTEMAS CONSTRUTIVOS ....................................................................80
8
3.1 CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS .....................................................80 3.2 OS PRINCIPAIS MATERIAIS USADOS NAS CÚPULAS.........................101 3.2.1 Madeira .....................................................................................................102 3.2.2 Adobe e tijolo maciço................................................................................103 3.2.3 Pedra ........................................................................................................105 3.3 PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS DOS MATERIAIS ..............................107 3.3.1 Principais propriedades da madeira..........................................................107 3.3.2 Principais propriedades dos tijolos de terra. .............................................111 3.3.3 Principais propriedades da pedra..............................................................112
4 SINTOMAS PATOLÓGICOS E TÉCNICAS DE RESTAURO ........ ..........117
4.1 DESEMPENHO E DURABILIDADE..........................................................119 4.2 As causas das patologias EM CÚPULAS .................................................122 4.2.1 Causas das patologias em cúpulas de madeira........................................122 4.2.1.1 Causas intrínsecas ................................................................................123 4.2.1.2 Causas extrínsecas ...............................................................................125 4.2.2 Causas das patologias em cúpulas de tijolos ...........................................130 4.2.2.1 Causas intrínsecas ................................................................................130 4.2.2.2 Causas extrínsecas ...............................................................................133 4.2.3 Causas das patologias em cúpulas de pedra ...........................................137 4.2.3.1 Causas intrínsecas ................................................................................137 4.2.3.2 Causas extrínsecas ...............................................................................140 4.3 PROCEDIMENTOS ADOTADOS NA RECUPERAÇÃO E RESTAURO DAS CÚPULAS HISTÓRICAS.........................................................................................145
5 ESTUDOS DE CASOS.............................................................................147
5.1 Conceitos básicos da teoria dAS cascas ..................................................149 5.1.1 As diversas teorias de cascas...................................................................151 5.1.2 Relações básicas para cascas de revolução ortotrópicas.........................153 5.1.3 Teoria das membranas aplicada a cascas esféricas.................................154 5.2 estudos de casos ......................................................................................159 5.2.1 Estudo de caso: Igreja de Nossa Senhora da Lapa dos Mercadores .......161 5.2.1.1 Histórico ................................................................................................163 5.2.1.2 As principais características arquitetônicas...........................................163 5.2.1.3 Aspectos construtivos............................................................................167 5.2.1.4 Patologias e propostas de soluções......................................................168 5.2.2 Estudo de caso: Igreja de Nossa Senhora da Candelária.........................171 5.2.2.1 Histórico ................................................................................................173 5.2.2.2 As principais características arquitetônicas...........................................175 5.2.2.3 Aspectos construtivos............................................................................181 5.2.2.4 Patologias e propostas de soluções......................................................184
6 MODELAGEM COMPUTACIONAL............................ ..............................197
6.1 o método dos elementos finitos ................................................................197 6.1.1 A idéia geral do método ............................................................................199 6.2 propriedades dos materiais.......................................................................201 6.2.1 Origens e características da pedra de Lioz...............................................201 6.2.2 Parâmetros adotados................................................................................203
9
6.3 modelos empregados................................................................................205 6.4 resultados obtidos.....................................................................................209
7 CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES......................... ..........................215
BIBLIOGRAFIA REFERENCIADA.......................... ...............................................218
BIBLIOGRAFIA CONSULTADA ............................ ................................................224
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1 - Exemplo de uma possível cabana do paleolítico ......................................23 Figura 2 – Abóbada tipo de arco. ..............................................................................25 Figura 3 – Fiadas de pedras horizontais. ..................................................................25 Figura 4 – Abóbada de berço. ...................................................................................27 Figura 5 – Cúpula......................................................................................................30 Figura 6 – Distribuição estrutural de cúpulas. ...........................................................31 Figura 7 – Tesouro de Atreu......................................................................................32 Figura 8 – Palácio persa de Firuz-Abad. ...................................................................33 Figura 9 – Corte Longitudinal do Pantheon...............................................................34 Figura 10 – Interior do Pantheon...............................................................................35 Figura 11 – Maquete eletrônica da basílica...............................................................36 Figura 12 - Planta baixa e fachada da Igreja de Santa Sofia ....................................37 Figura 13 – Palácio de Cristal ...................................................................................44 Figura 14 – Elementos da cúpula..............................................................................46 Figura 15 – Cúpula suspensa....................................................................................46 Figura 16 – Projeção com base circular. ...................................................................46 Figura 17 – Cúpula de pendentes. ............................................................................47 Figura 18 – Base circular. .........................................................................................47 Figura 19 – Cúpula sobre trompas. ...........................................................................47 Figura 20 – Projeção em planta. ...............................................................................47 Figura 21 – Cúpula sobre o tambor (Tb, tambor; P, pendente). ................................48 Figura 22 – Cúpula em corte. ....................................................................................48 Figura 23 – Cúpula rebaixada. ..................................................................................49 Figura 24 – Cúpula vaída. .........................................................................................49 Figura 25 – Cúpula boêmia. ......................................................................................50 Figura 26 – Cúpula bizantina.....................................................................................50 Figura 27 – Cúpulas campaniformes.........................................................................51 Figura 28 – Armação para uma cúpula bulbiforme....................................................51 Figura 29 – Cúpula bulbiforme em espiral.................................................................52 Figura 30 – Cúpula ogival. ........................................................................................52 Figura 31 – Cúpula nervurada...................................................................................53 Figura 32 – Palácio Joaquim Nabuco - Planta baixa.................................................61 Figura 33 – Palácio Joaquim Nabuco – Corte Longitudinal.......................................62 Figura 34 - O teatro Amazonas em construção.........................................................63 Figura 35 – Tensões na cúpula esférica. ..................................................................81 Figura 36 – Aparelho anular. .....................................................................................81 Figura 37 – Arcos radiais. .........................................................................................82 Figura 38 – Aparelho Bizantino. ................................................................................83
11
Figura 39 – Base do aparelho helicoidal. .................................................................84 Figura 40 – Aparelho romano....................................................................................84 Figura 41 – Aparelho em arcos de descarga.............................................................85 Figura 42 – Esboço da Catedral de São Pedro, Roma. ............................................85 Figura 43 – Esboço da Catedral Saint Paul, Londres................................................86 Figura 44 – Corte transversal, Palácio de Firuz-Abad...............................................87 Figura 45 – Geometria da cúpula. .............................................................................88 Figura 46 – Traçado geométrico do projeto da cúpula. .............................................90 Figura 47 – Vista do caixotão. ...................................................................................92 Figura 48 – Pantheon - Planta baixa. ........................................................................92 Figura 49 – Corte do Pantheon. ................................................................................93 Figura 50 – Curva das pressões. ..............................................................................95 Figura 51 – Rompimentos em arcos (A – fileira única; B – fileiras independentes)...97 Figura 52 – Cimbres da cúpula do Pantheon. ...........................................................99 Figura 53 – Torre de carpintaria. ...............................................................................99 Figura 54 – Estrutura para construção da cúpula....................................................100 Figura 55 – Concretando os setores da cúpula.......................................................100 Figura 56 – Arcos de descarregamento. .................................................................101 Figura 57 – Reciprocidade entre o desempenho e a durabilidade. .........................119 Figura 58 – Causas de origens extrínseca e intrínseca. .........................................121 Figura 59 - Ruptura nos elementos de base da cúpula...........................................134 Figura 60 - Abertura em arco da base da cúpula. ...................................................140 Figura 61 - Falência do arranjo estrutural da cúpula. ..............................................141 Figura 62 – Casca de revolução..............................................................................150 Figura 63 – Membrana de rotação. .........................................................................154 Figura 64 – Diagramas de forças e tensões............................................................156 Figura 65 – Diagramas da cúpula aberta com peso próprio....................................157 Figura 66 – Cúpula aberta com lanterna. ................................................................158 Figura 67 – Exemplo da planta de uma igreja histórica e seus principais elementos.
.........................................................................................................................159 Figura 68 – Elementos de fachada das igrejas. ......................................................160 Figura 69 – Fachada principal da igreja. .................................................................164 Figura 70 – Planta baixa da igreja e projeção da cúpula.........................................165 Figura 71 – Volumetria da Igreja de Nossa Senhora da Lapa dos Mercadores. .....166 Figura 72 – Ilustração do arranjo da cúpula elíptica................................................167 Figura 73 – Vista do Morro de São Bento, ilustração de 1830, de Jean Baptiste
Debret – Igreja da Candelária ainda sem a cúpula. .........................................173 Figura 74 – Fachada principal da Igreja da Candelária...........................................176 Figura 75 – Plantas baixas e projeção da cúpula interna da Igreja de Nossa Senhora
da Candelária...................................................................................................177 Figura 76 – Volumetria da Igreja da Candelária. .....................................................178 Figura 77 – Esquema prático do interior das cúpulas. ............................................179 Figura 78 – Ilustração das colunas em arcos da cúpula. ........................................183 Figura 79 – Escada móvel de acesso ao lanternim.................................................184 Figura 80 – Cúpula da Igreja da Candelária............................................................204 Figura 81 - Planta baixa do lanternim......................................................................205 Figura 82 – Curva aproximada do quarto grau........................................................206 Figura 83 – Vistas do modelo empregado...............................................................207 Figura 84 – Seção transversal da cúpula. ...............................................................208 Figura 85 – Cúpula modelada – Modelo 1. .............................................................208
12
Figura 86 – Distribuição de tensões ao longo da cúpula.........................................209 Figura 87 – Seções transversais. ............................................................................210 Figura 88 – Seção transversal - Retirada das pedras. ............................................211 Figura 89- Cúpula global - Retirada dos blocos. .....................................................211 Figura 90 – Distribuição de tensões na simulação. .................................................212 Figura 91 – Cúpula global – fissura.........................................................................213 Figura 92 – Detalhe da fissura nas juntas dos blocos de pedra. .............................214
LISTA DE FOTOGRAFIAS
Foto 1 – Recife antigo, Pernambuco. ........................................................................19 Foto 2 – Ghorfas em Tunísia.....................................................................................23 Foto 3 - Ponte romana. .............................................................................................29 Foto 4 - Monastério gótico.........................................................................................29 Foto 5 – Yurta............................................................................................................31 Foto 6 - Pantheon......................................................................................................33 Foto 7 - Igreja de Santa Sofia....................................................................................36 Foto 8 - Basílica de San Lorenzo de Huesca. ...........................................................37 Foto 9 - Teto em abóbada de arestas quadripartida na nave da Catedral de Reims
em França..........................................................................................................38 Foto 10 - Basílica de San Lorenzo de Huesca – cúpula sobre perxinas. ..................38 Foto 11 - Fachada da Igreja de São Pedro, Roma....................................................39 Foto 12 – Detalhe da cúpula da igreja de São Pedro................................................40 Foto 13 - A Igreja da Candelária - RJ........................................................................40 Foto 14 - Catedral Metropolitana – RS......................................................................40 Foto 15 - Cúpulas com forma alongada, Catedral do Arcanjo São Miguel, Ucrânia..41 Foto 16 - St. Basil's Cathedral, Rússia. .....................................................................42 Foto 17 – Catedral Antioquena, Rússia.....................................................................43 Foto 18 - Estação ferroviária Paddington. .................................................................44 Foto 19 – Cúpula da Igreja do Convento de Santo Antônio. .....................................54 Foto 20 - Fachada Frontal da Igreja Nossa Senhora do Carmo – Mariana, MG .......56 Foto 21 - Incêndio em 20 de janeiro de 1999, Mariana, MG .....................................57 Foto 22 – Cúpula da Igreja da Lapa dos Mercadores. ..............................................58 Foto 23 – Interior da Igreja da Candelária.................................................................58 Foto 24 – Imagem externa. .......................................................................................59 Foto 25 – Imagem interna. ........................................................................................59 Foto 26 - Palácio Joaquim Nabuco. ..........................................................................60 Foto 27 – Palácio Joaquim Nabuco - Troca das chapas da cúpula...........................61 Foto 28 - Teatro Amazonas atualmente ....................................................................63 Foto 29 – Casa França-Brasil....................................................................................64 Foto 30 – Coreto da Praça da República, Belém. .....................................................65 Foto 31 – Interior da Igreja de Nossa Senhora da Penha, Recife. ............................66 Foto 32 – Fachada da Faculdade de Direito. ............................................................66 Foto 33 – Palácio da Justiça, Recife. ........................................................................67 Foto 34 – Palácio da Justiça em construção.............................................................68 Foto 35 - Matriz de São Sebastião de Bagé, RG. .....................................................69 Foto 36 – Museu de Arte do Rio Grande do Sul........................................................69 Foto 37- Cúpula da Catedral de São Paulo em construção ......................................70
14
Foto 38 – Catedral atualmente..................................................................................70 Foto 39 – Fachada do Pantheon, Roma. ..................................................................91 Foto 40 – Caixotões da cúpula do Pantheon.............................................................91 Foto 41 – Catedral de Santa Maria Del Fiore, Florença. ...........................................96 Foto 42 – Interior da cúpula da Igreja de Nossa Senhora da Lapa dos Mercadores.
.........................................................................................................................162 Foto 43 – Interior da Igreja de Nossa Senhora da Lapa dos Mercadores. ..............165 Foto 44 – Cúpula esférica. ......................................................................................166 Foto 45 – Clarabóia sobre o retro-altar. ..................................................................166 Foto 46 – Telhado da Igreja de Nossa Senhora da Lapa dos Mercadores. ............168 Foto 47 – Telhado com proteção sobre a cúpula esférica.......................................169 Foto 48 – Patologias na cúpula esférica. ................................................................169 Foto 49 – Patologias na clarabóia. ..........................................................................169 Foto 50 – Telhado cobrindo a cúpula elíptica..........................................................170 Foto 51 – Parede com infiltração.............................................................................170 Foto 52 – Parede com patologias............................................................................170 Foto 53 – Vista da Igreja da Candelária. .................................................................172 Foto 54 – Vista da cúpula externa e esculturas.......................................................174 Foto 55 – Abertura da Presidente Vargas. ..............................................................175 Foto 56 – Detalhe da porta em bronze....................................................................176 Foto 57 – Torres sineiras.........................................................................................177 Foto 58 – Interior da Igreja da Candelária – Altar-mor. ...........................................178 Foto 59 – Espaço entre as cúpulas. ........................................................................179 Foto 60 – Escada tangenciando a cúpula interna da igreja.....................................180 Foto 61 – Cúpula com lanternim. ............................................................................180 Foto 62 – Detalhe do lanternim. ..............................................................................180 Foto 63 – Lanternim da sacristia. ............................................................................181 Foto 64 – Fiadas em pedra. ....................................................................................182 Foto 65 – Vista do conjunto.....................................................................................182 Foto 66 – Detalhe do conjunto em pedra. ...............................................................182 Foto 67 – Escada metálica móvel. ..........................................................................184 Foto 68 – Detalhe da manivela................................................................................184 Foto 69 – Detalhe da cruz no lanternim. .................................................................186 Foto 70 – Infiltração na cobertura do lanternim. ......................................................186 Foto 71 – Detalhe da base do lanternim e patologia. ..............................................187 Foto 72 – Manchas da lixiviação. ............................................................................187 Foto 73 – Fissuras nas pedras do lanternim. ..........................................................188 Foto 74 – Manchas de infiltração. ...........................................................................188 Foto 75 – Lixiviação no intradorso da cúpula de pedra. ..........................................189 Foto 76 – Manchas com cores diferentes. ..............................................................189 Foto 77 – Fissura perto de uma coluna...................................................................190 Foto 78 – Escada de acesso à varanda externa. ....................................................190 Foto 79 – Verificação da atividade da fissura..........................................................190 Foto 80 – Junta exposta às intempéries..................................................................191 Foto 81 – Junta vista por baixo. ..............................................................................191 Foto 82 – Instalações elétricas para iluminação......................................................191 Foto 83 – Pedras com escurecimento.....................................................................192 Foto 84 – Desenhos com giz...................................................................................192 Foto 85 – Pixações com tinta. .................................................................................193
RESUMO
Esta dissertação tem como objetivo analisar o método construtivo e o funcionamento estrutural de cúpulas históricas em edificações antigas. Desde quando se manifestou o instinto humano de construir um abrigo, o primeiro tipo que se apresenta, e o mais espontâneo, são módulos com paredes e tetos curvos. Desde então, muitos tipos de arcos e cúpulas, construídos de acordo com várias formas geométricas e com todo o tipo de materiais, eram usados. Esse patrimônio sofre deterioração ao longo de tempo, e a preservação e a restauração de sítios e edificações históricas deixaram de ser ações voluntaristas, baseadas em abordagens impressionistas dos monumentos históricos, para se afirmar como um processo complexo de aplicações multidisciplinares de saberes. A análise e a evolução do comportamento de cúpulas históricas são tarefas complexas, sendo necessária uma avaliação em conjunto com a metodologia construtiva utilizada. Nesta dissertação, há uma preocupação com a caracterização de cúpulas usadas no Brasil, mais especificamente na cidade do Rio de Janeiro, e as causas e sintomas de deterioração, desde o conhecimento dos agentes, à forma e aos métodos de intervenção a serem aplicados.
ABSTRACT
The aim of this work is to propose an analysis of constructive method and structural behavior of historic domes in old buildings constructed to the National Heritage. One of the first building methods in human history, and perhaps the most spontaneous, was modules constituted of curved walls and arch ceilings. Since then, many types of arched and domes, built according to a number of geometric forms and with different materials, were created. This heritage suffers deterioration along time, and nowadays the preservation and restoration of historic sites and buildings are no longer an individual action, based on intuitive approaches, but a complex multidisciplinary scientific process. Analysis and evolution of the behavior of historic domes is a complex task, and one must take into account the building technique used and the materials employed. This work is concerned with the characterization of dome types present in Brazil, more specifically in the city of Rio de Janeiro, and the causes and symptoms of their deterioration, since only from the knowledge of the deterioration agents the correct prophylaxis can be applied.
1 INTRODUÇÃO
O objetivo principal desta dissertação é invocar a importância do estudo
técnico para intervenções no patrimônio histórico nacional, que se faz presente nos
dias atuais, em meio à modernização das grandes cidades. A Universidade Federal
Fluminense tem desenvolvido, através do grupo de pesquisa Casarões, papel
determinante no aprofundamento do conhecimento das patologias e seus
respectivos tratamentos nos estudos desenvolvidos. O estudo da área da
Restauração e Conservação dos bens imóveis tem cunho multidisciplinar, pois o
conhecimento e a técnica estão intrínsecos à reconstituição histórica da sociedade.
1.1 CONSIDERAÇÕES INICIAIS
Observou-se, nos últimos anos, no Brasil, a crescente preocupação na
preservação de monumentos históricos, visto que seus valores simbolizam a
trajetória histórica da sociedade. Esta dissertação visa contribuir para a formação de
banco de dados que está sendo constituído por estudos, levantamentos e pesquisas
na área da Restauração e Conservação dos bens imóveis.
Uma edificação antiga deve ser considerada tanto no aspecto de valorização
de bem imóvel, com os seus respectivos valores sócio-econômicos associados,
como também a conservação do funcionamento físico. Segundo CABRITA (1992,
pg.45), o termo conservação é definido como o conjunto de ações destinadas a
prolongar a vida útil de uma edificação, salvaguardando-a e prevenindo à
degradação.
Os danos, que são acarretados por diversos fatores ao longo da vida da
edificação, podem ser impedidos ou antecipados com um plano de uso adequado e
um planejamento de manutenção. Segundo CURY (2000, pg.15), as Normas
18
Internacionais de Restauro (Cartas Patrimoniais) recomendam que a conservação
dos monumentos exige, antes de tudo, manutenção permanente e uso constante da
sociedade.
As temáticas deste trabalho são resgatar a importância de um elemento
arquitetônico usado desde o primórdio da civilização, a cúpula, levantar os materiais
e as técnicas de construção mais relevantes, e pesquisar as patologias mais
freqüentes neste tipo de elemento. Os estudos de casos adotados baseiam-se em
cúpulas chamadas verdadeiras, ou seja, possuem estruturas auto-portantes. Esta
característica foi relevante para a análise do comportamento estrutural através de
um software baseado no método dos elementos finitos.
1.2 JUSTIFICATIVA
A recuperação do patrimônio histórico deixou, há muito tempo, de ser uma
ação voluntarista, baseada em abordagens impressionistas dos monumentos
históricos, para se afirmar como um processo complexo de aplicações
interdisciplinares de saberes. Trabalhar com patrimônios culturais implica em lidar
necessariamente com muitos interesses.
Citando ABREU (1998, p.179):
Interesses práticos e interesses subjetivos. Interesses difusos e confusos. Políticos e econômicos. Materiais e afetivos. Coletivos e particulares. Interesses, interesseiros e desinteressados.
A importância do estudo sobre edificações antigas nas áreas de Engenharia e
Arquitetura tem como reflexo duas vertentes: o resgate da memória histórica e o
desenvolvimento de vultosos projetos e obras de restauração nestas edificações.
Como exemplos, observam-se, no exterior, as restaurações no Bairro Alto, em
Lisboa, Portugal, e, no Brasil, a recuperação e conservação do centro histórico de
Recife (Foto 1).
19
Foto 1 – Recife antigo, Pernambuco.
Fonte: Disponível em <www.opendoortur.com.br/brasil/cidades> Acesso em 14/04/05.
A pesquisa em edificações antigas transporta para o tempo presente
conhecimentos de técnicas executivas que não foram registradas, como também
materiais originais ou manipulados que foram empregados. Essas informações são
de grande importância para uma possível intervenção na edificação, que vise sanar
suas patologias e favorecer sua conservação.
Segundo HARRIS (1993, pg.1), a busca de um abrigo, pelo homem, vem
desde os primórdios da história da humanidade. O homem, por instinto, sempre
buscou a construção de seu abrigo de acordo com as disponibilidades materiais do
local. O primeiro exemplar que se apresenta, e o mais espontâneo, são módulos
com paredes e tetos curvos. A cobertura ou o teto de uma edificação e/ou
monumento é um elemento arquitetônico que atravessou todos os períodos da
história humana, desde os primórdios, e sofreu modificações ao longo do tempo. Por
meio do estudo das edificações antigas, pode-se observar o uso de coberturas
curvas, em inúmeras obras, ao longo da história, especialmente cúpulas e
abóbadas.
Dada a importância desses bens culturais e a participação de muitos
profissionais de diversas áreas, faz-se necessário que se sistematize o
conhecimento acerca das principais patologias que atingem as edificações antigas,
bem como de suas causas.
20
1.3 RELEVÂNCIA
A contribuição desta pesquisa para a Engenharia Civil está na compreensão
do funcionamento estrutural de cúpulas históricas em edificações antigas,
preservadas ou não por órgãos do patrimônio histórico e artístico, que adotem
sistemas construtivos com materiais simples ou mistos. Com a organização desses
dados, pretende-se viabilizar um roteiro de estudo que auxilie os profissionais da
área na correta indicação das intervenções necessárias. Procura-se também
salientar, quando da análise das patologias, procedimentos que devem constar num
plano de manutenção preventiva para impedir que tais problemas venham a ocorrer
novamente nas edificações.
1.4 METODOLOGIA
A metodologia utilizada nesta dissertação foi baseada em pesquisa
bibliográfica a fim de levantar o referencial teórico necessário para o conhecimento a
respeito do funcionamento estrutural, técnicas construtivas e materiais. Pelo estudo
observacional e descritivo de casos reais, pode-se chegar à descrição de anomalias
e análises para determinar as causas geradoras de deterioração.
A amostragem dos casos escolhidos deve apresentar condições ambientais e
estados de conservação distintos, para que o trabalho seja mais abrangente. O
trabalho é subdividido nas seguintes etapas:
� Capítulo 1: Introdução. Capítulo que aborda a relevância e justificativa do
tema, a metodologia empregada e os meios para construção do trabalho;
� Capítulo 2: Estudo sobre o histórico da presença da cúpula desde a
antiguidade até os dias atuais, bem como sua classificação e presença na
arquitetura brasileira;
� Capítulo 3: Estudo dos sistemas construtivos e os principais materiais
utilizados com suas respectivas propriedades;
� Capítulo 4: Estudo sobre as patologias em cúpulas, as possíveis causas de
degradação investigadas e indicações quanto ao tratamento;
21
� Capítulo 5: Conceitos básicos da Teoria de Cascas e apresentação de dois
estudos de casos, onde é feita uma análise de conservação das cúpulas,
diagnósticos e propostas de soluções.
� Capítulo 6: Análise de um estudo de caso através do método dos elementos
finitos, em diferentes estados de conservação;
� Capítulo 7: Conclusões.
2 SURGIMENTO E EVOLUÇÃO DOS TETOS CURVOS
2.1 INTRODUÇÃO
A cobertura ou o teto de uma edificação ou monumento é um elemento
arquitetônico que atravessou todos os períodos da história humana, desde os
primórdios, e sofreu modificações ao longo do tempo. Do estudo das edificações
antigas pode-se observar o uso de coberturas curvas, em inúmeras obras, ao longo
da história, especialmente cúpulas e abóbadas. A construção de tetos curvos foi
influenciada por disponibilidade de materiais, culturas, religiões e política, tornando-
se um estudo investigativo e complexo.
2.2 COBERTURA
A idéia de cobertura constitui para o ser humano abrigo ou proteção, no
sentido prático e de sobrevivência, havendo um sentido comportamental de
aconchego e território.
Segundo CORONA E LEMOS (1972, p.29), genericamente, o termo
cobertura, designa o conjunto de elementos dos sistemas de proteção dos edifícios.
Como construção, a cobertura define o sistema a ser adotado e, ao mesmo tempo,
as distribuições em planta, condicionando os valores espaciais em um projeto.
O homem começou a criar uma certa necessidade e independência do meio
em que vivia, desenvolvendo uma intuição construtiva para sua proteção. Segundo
MAYERHOFER (1953, p.2), desde quando se manifestou o instinto humano de
construir um abrigo, o primeiro tipo que se apresenta, e o mais espontâneo, são
módulos com paredes e tetos curvos. Os povos de vários locais da terra
demonstram uma acentuada tendência pelos tetos curvos. Podem ser cônicas ou
23
semi-esféricas, porém observa-se que essa tendência obedece a determinantes
econômicos, conduzindo à mecânica da menor superfície.
O homem pré-histórico usava como abrigo natural e rudimentar as cavernas,
que já constituíam, talvez, um primeiro exemplo de tetos abobadados. Segundo
MAYERHOFER (1953, p.2), as primeiras cabanas do paleolítico foram cônicas ou
semi-esféricas. Viollet-Le-Duc, em sua História da habitação humana, oferece um
exemplo provável, conforme mostra a Figura 1.
Figura 1 - Exemplo de uma possível cabana do paleolítico Fonte: MAYERHOFER, 1953, p. 2.
Através da busca do conhecimento foram encontradas construções
rudimentares que imitavam as covas nas montanhas (Foto 2), onde o homem
inicialmente habitou.
Foto 2 – Ghorfas em Tunísia
Fonte: Disponível em www.perso.wanadoo.fr/etmaventure>. Acesso em 11/04/05
24
Segundo GOLDFINGER (1970, p.58), essas construções pertenceram a
alguns grupos tribais, entre eles alguns trogloditas, que viviam nas montanhas e
foram obrigados a emigrar para os vales, por causa da falta de alimentos e pastos
para os rebanhos de cabras. Essa tribo desenvolveu um sistema de “ghorfas”, em
Metameur, Tunísia.
Citando GOLDFINGER (1970, p.58):
Cujos pequenos, escuros e profundos interiores reproduzem intimidade e segurança das costas naturais das montanhas.
Avançando um pouco à frente no tempo, são encontrados povos que viviam
com as intempéries do deserto e das estepes e desenvolveram tetos feitos com
couros estendidos sobre armações de varas. Segundo MAYERHOFER (1953, p.2),
as tendas dos pastores, que eram feitas com a técnica citada, afetavam as formas
cilíndrica, cônica ou semi-esférica. Considera-se esse tipo de teto como um
antepassado mais longínquo de uma abóbada. Segundo CASSINELLO (1969, p. 6),
pode-se distinguir, em geral, duas classes de abóbadas: “do tipo arco” e “cúpulas”. A
história das abóbadas e, posteriormente, das cúpulas, vem desde os primórdios da
civilização humana: sua origem se deu na época das primeiras construções em
pedra e em argila.
As formas e os materiais empregados evoluíram e ampliaram sua utilização.
Os tipos de construção têm sua própria particularidade em função do clima, material
disponível e outras necessidades do ser humano.
2.3 ARCOS E ABÓBADAS
Segundo HARRIS (1993, p.9), as abóbadas são coberturas ou seguimentos
de coberturas curvas, que se cruzam mutuamente ou entre contrafortes.
Examinando as abóbadas através da geometria espacial, há abóbadas que são
interpretadas como setores (ou “fatias”) de cúpulas e outras como desenvolvimento
de arcos. Entretanto, as duas formas são originadas de um arco diretor.
As abóbadas do tipo arco podem ser consideradas como o desenvolvimento
ou revolução de um arco diretriz plano, cujos pontos se deslocam segundo
25
geratrizes retas. Os setores criados (Figura 2) com os materiais constituintes se
apóiam somente no sentido curvo da diretriz e os esforços de cada setor se
transmitem ao setor que está em cima e debaixo do mesmo, nunca pelas laterais.
Figura 2 – Abóbada tipo de arco. Fonte: CASSINELO, 1969, p.6.
Somente no final do neolítico e início da idade do bronze é que surgem as
primeiras construções de pedra, principalmente entre os povos do Mediterrâneo e os
da costa atlântica da Europa. A partir do material disponível, houve uma
necessidade de desenvolver uma técnica construtiva para utilização dos módulos de
pedra.
O emprego da pedra, em fiadas horizontais, dispostas em círculo e
empilhadas em balanços sucessivos (Figura 3), teria fornecido um outro tipo de
abrigo aos primeiros construtores. Este abrigo tem a forma do que se chama
geometria espacial de arco. Inicialmente, os povos que utilizavam pedras para
construir essas formas de arcos, utilizavam o encaixe das pedras com “junta viva”,
ou seja, não utilizavam argamassa para a ligação entre os módulos.
Figura 3 – Fiadas de pedras horizontais. Fonte: MAYERHOFER, 1953, p. 2.
26
Com o uso de módulos, surgem as abóbadas de pedra maciça, que só
aparecem nas antigas civilizações em algumas construções. Em “Dur-Sharrukin”,
atual cidade Khorsabad, Iraque, encontraram-se exemplos de construções onde, a
partir de uma técnica especial, as camadas de pedra em arco são dispostas em
posição inclinada, com um melhor contraventamento longitudinal.
Considera-se como outro exemplo do uso de pedra em abóbadas as
construções Persas. Segundo MAYERHOFER (1953, p.22), esse povo desenvolveu,
ainda que “grosseiramente”, abóbadas com pedra bruta e aparelhos estruturais sem
acabamento dos arcos. Contudo, essa técnica pode ter dado origem à arquitetura
bizantina, com os conhecimentos perpetuados com o comércio e as guerras.
Em outros locais, apenas a argila era o material disponível para ser
trabalhado. Logo, os povos dessas regiões desenvolveram um teto abobadado como
abrigo. A argila, como material, não exigia outra mão-de-obra a não ser a de
modelador, dispensando toda ferramenta, porém só permitia a construção de tetos
curvos.
Avançando no tempo, 2.780 a.C.-2.280a.C. surge, no antigo Egito, uma
civilização em que a religião ocupa papel importante na sociedade. Os egípcios
desenvolveram dois tipos de arquitetura: um estilo arquitetônico para os deuses,
com um caráter monumental aos templos e às construções mortuárias, utilizando
pedras e técnicas de execução sofisticadas, e um estilo bem diferente para o povo.
As habitações populares eram de barro estruturado com caniços (semelhante à taipa
brasileira), com coberturas de folhas de palmeiras. No Egito, a madeira era escassa
e de má qualidade e, então, o material trabalhado foi a argila.
Com a evolução dos povos e o passar do tempo, alguns povos
desenvolveram, a partir da argila, a técnica de criar tijolos, como os egípcios. A
técnica sofreu variações de acordo com os povos; alguns fabricavam tijolos crus e
outros tijolos cozidos. Essas peças fizeram parte da construção de edificações e
também da evolução dos tetos curvos. Observando a necessidade de cobrir um
determinado espaço com materiais menores, os tijolos, os construtores, usando a
força de combinações, acabaram por descobrir a verdadeira abóbada, formada por
aduelas com os leitos convergentes.
27
Segundo MULLER (1984, p.123), os persas foram os responsáveis pela
evolução das abóbadas, por desenvolverem a técnica herdada dos egípcios e
criarem as abóbadas de berço (Figura 4), que se apresentam como a forma mais
simples e antiga, assim como a “srefa”, um tipo de casa primitiva usada na
Mesopotâmia, de origem pré-histórica. Mais tarde, surge um tipo intermediário de
abóbada, que aparece como uma cobertura de arcos parabólicos, suportados por
pilares centrais, que atravessam-na, ou como cobertura em forma de cúpula, onde
existe um pilar central, a “choza abisidal”.
Figura 4 – Abóbada de berço. Fonte: CASSINELO, 1969, p. 17.
A utilização e a evolução dos tetos abobadados com argila tiveram sua maior
expressão através das construções realizadas na antiga Babilônia. Os arquitetos
desenvolviam cálculos avançados e uma arte especial de construir, utilizando a
resistência do material, bem como o emparelhamento de peças e conjunto. Segundo
HARRIS (1993, p.10), as abóbadas de berço com segmentos de tijolo em
disposições radiais suportavam os “jardins suspensos do Palácio de Nabucodonosor
da Babilônia”. O estilo arquitetônico se diferencia pela preocupação em fazer dos
tetos curvos um fator presente da sociedade daquela época.
O desenvolvimento e o enriquecimento das técnicas construtivas das
abóbadas aconteceram devido à miscigenação ocorrida na Grécia, onde as culturas
jônica e aquéia foram acrescidas da imigração dórica, por volta de VI a.C. Os gregos
apreciavam as construções de pedra aparelhada, arquitraves e platibandas,
aperfeiçoando o estilo dos grandes templos egípcios. Contudo, foram os romanos
que herdaram toda a junção de conhecimentos e conceitos sobre técnicas
construtivas. A principal diferença entre a arquitetura romana e a arquitetura grega
28
provém dos construtores. Enquanto os gregos só empregavam a arquitrave para
vencer os vãos, os romanos fizeram uso do arco. Aprimoraram os estudos e
desenvolveram, como nenhum outro povo, a união da arquitetura, o cálculo da
engenharia e a arte de construir dos tetos curvos.
Citando MAYERHOFER (1953, p.68):
Em parte alguma teve a Arquitetura caráter tão grandioso como na Roma antiga. Vista do alto de suas colinas, a cidade apresenta-se como um conjunto magnífico, emergindo, por todo o lado dos espaços construídos, esplêndidos edifícios. Dominavam no aspecto geral, as formas curvas dos teatros e anfiteatros; vinham depois as cúpulas semi-esféricas, alternando com telhados à moda grega, mas esses mesmos cobriam tetos curvos: berços e abóbadas de arestas.
Os construtores romanos criaram salões com grandes vãos nos palácios
imperiais e edifícios religiosos; a utilização de abóbadas com tijolos de reforço
possibilita uma distribuição equivalente dos esforços e permite grandes vãos. O uso
dos arcos como arestas das abóbadas permitiu a substituição das pesadas pedras
utilizadas na construção das abóbadas de berço por placas finas de pedras ou de
cerâmica, pois sua função estrutural tinha como objetivo vencer apenas o espaço
entre os arcos. Estudando a origem e o desenvolvimento da civilização romana,
observa-se uma gradativa evolução das estruturas: num primeiro momento,
utilizando madeira para pilares e vigas em peças revestidas de moldagens de
terracota pintadas em tons vivos, e, posteriormente, estruturas em pedras, após a
descoberta de jazidas de pedras vulcânicas, e, mais tarde, mármores finos, incluindo
o “traventino”, que passou a ser o material característico das construções românicas
mais sofisticadas. São encontrados arcos e abóbadas executados em pedras de
cantaria nas mais arrojadas pontes construídas pelos romanos (Foto 3), algumas
com mais de dois mil anos de existência e ainda eficientes.
29
Foto 3 - Ponte romana.
Fonte: HARRIS, 1993, p. 9.
As chamadas abóbadas de arestas resultam da intersecção em ângulos retos
das abóbadas de berço. As curvas que se perfilam como arestas no interior
correspondem à linha de forças resultantes dos esforços de compressão de ambos
os berços. Para compensar os esforços horizontais, apresentavam-se os
contrafortes, muros grossos ou tirantes. A partir do avanço da técnica e experiência
nas construções criaram-se possibilidades de grandes conjuntos arquitetônicos e
uma nova ordem construtiva, independente das antigas igrejas, sobre base
quadrada, onde os ângulos das cargas precisam ser corrigidos por pilares, muros e
arcos.
Por volta do século XII, a técnica dos tetos curvos sofre modificações; nasce a
arquitetura gótica. Uma decomposição da abóbada em elementos portantes conduz
a uma arquitetura gótica em cruzeiro. Segundo MULLER (1984, p. 278), nas
abóbadas em cruzeiro os esforços resultantes se refletem, em princípio, com
nervuras superpostas, e, depois, se convertem em nervuras autônomas. Encontram-
se na Europa as primeiras abóbadas nervuradas no estilo gótico primitivo (Foto 4).
Foto 4 - Monastério gótico
Fonte: Disponível em <www. Matthew D. Stroud.com.br>. Acesso em 14/02/05.
30
As abóbadas de cruzeiro foram utilizadas até a idade média e acabaram por
destrincharem-se em outras formas: abóbadas de berço, de arcos de claustro, de
arestas, de cruzaria em ogiva, de cruzaria quadripartida, estrelada, estrelada com
nervura no vértice, de liernes e outros.
2.4 CÚPULAS
Segundo MULLER (1984, p.85), as primeiras cúpulas conhecidas são as
chamadas falsas cúpulas parabólicas, pois tinham a “massa ligante” sustentada por
arcos, ou parte dos mesmos, recebendo os esforços estruturais, ou seja, sem função
estrutural. Estas cúpulas foram encontradas em alguns locais e em idades
diferentes:
� em 5000 a. C., próximo ao extremo oriente, através das civilizações
sumerianas, foram encontradas as chamadas cúpulas parabólicas, bem como
as cúpulas por empilhamento;
� em 3500 a. C., no Chipre, cúpulas parabólicas;
� em tribos da Ásia ocidental e africanas, foram encontradas chozas circulares
cônicas ou semi-esféricas, construídas de juncos e lama de rio.
As cúpulas, ao contrário das abóbadas, estão geralmente engendradas pelo
giro de um arco meridiano ao redor de um eixo, descrevendo cada um de seus
pontos o paralelo correspondente (Figura 5).
Figura 5 – Cúpula Fonte: CASSINELO, 1969, p. 7.
Cada fatia da cúpula se apóia em ambos sentidos (de meridianos e paralelos)
e atuam sobre os mesmos desencadeando uma rede de compressão (Figura 6).
31
Figura 6 – Distribuição estrutural de cúpulas. Fonte: Disponível em < http://mega.ist.utl.pt/~vvgr/dac2/home>. Acesso em 07/01/2005.
Teoricamente, a grande diferença entre abóbadas e cúpulas está na forma de
trabalho dos esforços, enquanto que na primeira há uma distribuição plana de
tensões, na segunda a distribuição é espacial. Porém, segundo as condições de
apoio e disposição construtiva, pode haver abóbadas que trabalhem espacialmente
e cúpulas que o fazem com distribuição plana de tensões (cúpula nervurada radial).
Segundo CASSINELO (1969, p.7), analogamente pode se tratar de abóbadas ou
cúpulas com material leve, que não cumprem nenhuma função resistente, ao
estarem suspensas como teto.
Estudando a história, observa-se que nômades da Ásia oriental e central
(Mongólia) constroem suas Yurtas, tendas de varas com forma de cúpula, com
diâmetro de até oito metros (Foto 5 – Yurta.).
Foto 5 – Yurta.
Fonte: Disponível em www.novinomad.com/ tour13.shtml>. Acesso 15/01/05.
32
Alguns séculos mais tarde as cúpulas são usadas em construções pela
civilização miceniana (1200-1000 a.C.). Estas construções são interpretadas pelos
historiadores como funerárias e geralmente são subterrâneas. O exemplo mais bem
conservado é o tesouro de Atreu (Figura 7), em Micenas. Possui uma cúpula de
perfil aproximadamente parabólico, nascendo ao nível do piso, com 14,30 metros de
diâmetro interior, e atingindo a altura de 15 metros sob a pedra chave. A cúpula é
construída de pedras afetando a forma de paralelepípedos, com as fiadas
horizontais dispostas em anéis, cujo diâmetro diminui sucessivamente, terminando-
se por uma única pedra-chave.
Figura 7 – Tesouro de Atreu. Fonte: MAYERHOFER, 1953, P.57.
As cúpulas na era pré-helênica tinham como característica construtiva sua
execução sobre base de pedra.
No império Persa, por volta de 600 a.C., foram utilizadas cúpulas em palácios.
Através do estudo e pesquisa em locais da Ásia, onde viveram os Persas, foram
encontradas ruínas dos palácios Firuz-Abad e Sarvistan (Figura 8). Segundo
MAYERHOFER (1953, p. 21-22), os grandes autores que se ocuparam com a
história da arquitetura persa, tais como Pascal Coste, Marcel Dieulafoy, Gayet, e
outros, não estão de acordo com a época precisa da construção. No entanto,
concordam em fixar a construção da cúpula de Firuz-Abad, uma das primeiras
utilizações deste elemento arquitetônico num palácio, com a função de imponência.
33
Figura 8 – Palácio persa de Firuz-Abad. Fonte: Disponível em <www.vohuman.org/.../ Firuzabad>. Acesso em 14/03/2005.
A construção foi feita com alvenaria de pedra calcárea e argamassa de cal e
areia. Um dos aspectos mais interessante e curioso que apresentam as arquiteturas
dos palácios de Firuz-Abad e Sarvistan é o perfil oval das cúpulas, além de atender
às condições de estabilidade, segundo o sistema persa de construção direta no
espaço, sem auxílio de cimbres, ou seja, segundo MAYERHOFER (1953, p. 30), um
traçado com intenção estética.
No início da chamada era imperial, novos tipos construtivos se manifestaram.
Em Roma, ao contrário da Grécia, estas formas se refletem sempre no espaço. Um
exemplar monumental deste período é o Pantheon, datado de 27a.C., em sua forma
pura, definido com uma cúpula semi-esférica (Foto 6).
Foto 6 - Pantheon
Fonte: Disponível em <www.sanford-artedventures.com>. Acesso em 15/03/2005.
A cúpula do Pantheon possui uma estrutura interna composta por caixotões, a
partir da divisão de meridianos e paralelos, enquanto que a parte externa é descrita
como uma carapaça de concreto, sendo que o seu peso era transmitido à base por
uma trama de tijolos (Figura 9). O intradorso da cúpula apresenta, no sentido da
34
altura, cinco zonas, decoradas por caixotões, às quais se seguem uma superfície
lisa.
Figura 9 – Corte Longitudinal do Pantheon Fonte: Disponível em <www.sanford-artedventures.com>. Acesso em 15/03/2005.
Segundo MAYERHOFER (1953, p. 89), a disposição dos tetos em caixotões
apresenta nas cúpulas uma particularidade que não se encontra nos berços. Num e
noutro tipos de abóbada, os caixotões são dispostos por fileiras horizontais e
ascendentes; mas, nas cúpulas, as fileiras, compreendidas cada uma entre dois
meridianos, não têm a mesma largura em todo o seu desenvolvimento: diminuem a
largura, à medida que se elevam, os caixotões e as nervuras que os separam.
Torna-se, então, necessário, para conservar a harmonia nas diferentes partes dessa
ornamentação, que as zonas horizontais de caixotões, bem como as costelas que os
separam, diminuam também de altura (Figura 10).
35
Figura 10 – Interior do Pantheon Fonte: Disponível em <www.sanford-artedventures.com>. Acesso em 15/03/2005.
Há numerosas variações de edificações romanas e paleocristas, porém todas
elas mantêm a cúpula semi-esférica, mesmo quando a planta em que a cúpula se
apóia é circular ou poligonal. Surge uma nova concepção no oriente grego-romano:
a associação de cúpulas e quadrados. Para levantar este tipo de cúpula apesar de
todo o seu peso, a solução foi uma casca sobre quatro triângulos esféricos e as
superfícies laterais terminando em muros e arcos.
Obras criadas na área cultural do Império Bizantino expuseram a ampliação
do princípio de associação de cúpulas e quadrados: surge uma outra cúpula sobre o
anel resultante da primeira, que domina o espaço por cima dos muros de base. Na
arquitetura bizantina, a grande igreja de Santa Sofia (532/37d.C.), em
Constantinopla (atual Istambul), dominada por seu grande domo, foi um modelo para
as obras cristãs posteriores e para os arquitetos turcos (Foto 7).
36
Foto 7 - Igreja de Santa Sofia
Fonte: Disponível em <www.xtec.es/~jarrimad/ medieval>. Acesso em 15/03/2005.
A basílica possui uma abóbada semi-esférica e planta em forma de cruz
grega, com quatro lados iguais (Figura 11). As paredes externas são construídas
com pedra e tijolo. Nas decorações mais suntuosas usam-se mármore, mosaico,
ouro e pedra. A obra-prima desse estilo é a Igreja de Santa Sofia, erguida entre 532
e 537, em Istambul, na Turquia (Figura 12).
Figura 11 – Maquete eletrônica da basílica Fonte: Disponível em <www.xtec.es/~jarrimad/ medieval>. Acesso em 15/03/2005.
37
Figura 12 - Planta baixa e fachada da Igreja de Santa Sofia Fonte: Disponível em <www.biada.org/materies> Acesso em 15/03/2005.
O estilo gótico, que utilizava arcos ogivais em templos, define uma nova face
da arquitetura: o espaço interno. Os arquitetos trabalhavam no limite do material: a
pedra. As cúpulas são elevadas para uma aproximação com o céu, conseguindo
desenvolver uma estrutura de modo a transmitir ou eliminar grande parte dos
esforços de tração, restringindo-os a limites suportáveis pelas argamassas que
fazem a junção de pedras (Foto 8). Segundo HARRIS (1993, p.17), o estilo gótico
busca a passagem de um ser para um “estado de espírito sublime” e o acréscimo de
vitrais coloridos adiciona um clima de mistério à atmosfera interna (Foto 9).
Foto 8 - Basílica de San Lorenzo de Huesca.
Fonte: Disponível em <www.cruzblanca.org/ sanlorenzo>. Acesso em 07/01/2005.
38
Foto 9 - Teto em abóbada de arestas quadripartida na nave da Catedral de Reims
em França
Fonte: Disponível em <http://pt.wikipedia.org> Acesso em 15/02/2005.
Segundo MULLER (1984, p.119), com o Renascimento aparece a cúpula
galonada. Nesta, as nervuras constituem a estrutura portante que reparte todos os
esforços da cúpula sobre o “tambor” que, por sua vez, translada para as quatro
perxinas que são formadas pelo encontro dos arcos na base da cúpula (Foto 10). No
vértice da cúpula, um anel de compressão absorve as linhas de nervuras. Anéis de
tração metálicos compensam os esforços da cúpula. O estilo renascentista
desenvolve a construção exterior da cúpula e ressalta as nervuras que aparecem
como linhas. As abóbadas eram construídas em tijolos comuns e eram geralmente
adotadas superfícies cilíndricas simples ou compostas pelas diferentes formas de
intersecção.
Foto 10 - Basílica de San Lorenzo de Huesca – cúpula sobre perxinas.
Fonte: Disponível em <www.cruzblanca.org/ sanlorenzo>. Acesso em 07/01/2005.
39
Segundo PATETTA (1984, p. 145), a observação das características de
rigidez e resistência de uma superfície esférica levou às primeiras aplicações de
superfícies de curvatura composta (3 dimensões), realizando-se grandes cúpulas,
como a de São Pedro, em Roma.
Em 1547, Michelangelo (pintor e arquiteto) iniciou a construção da Basílica de
São Pedro, em Roma, cuja grande cúpula da igreja é de sua autoria (Foto 11).
Foto 11 - Fachada da Igreja de São Pedro, Roma.
Fonte: Disponível em <www.arquidiocese-bh.org.br>.Acesso em 14/03/2005.
Existia uma basílica antes dessa, no mesmo lugar, sobre o túmulo de São
Pedro, considerado o primeiro Papa. Ficou conhecida como a velha São Pedro. Mais
antiga, consagrada no ano de 326 era também uma construção monumental, mas
estava em ruínas na época do Papa Júlio II, no século XV. Após o exame e
avaliação do Papa Júlio II e do arquiteto de nome Bramante, foi decidido que o
trabalho para restaurar a basílica era desanimador e seria mais oportuno uma nova
construção. Bramante empenhou-se com afinco na conclusão da obra, mas parou
diante do problema de construir a cúpula do tamanho que havia imaginado. Quatro
décadas se passaram, quando então Michelangelo foi chamado. A cúpula (Foto 12)
pesa 37 milhões de quilos de diversos materiais. Só a clarabóia tem
aproximadamente 1.500 toneladas. A cúpula tem 150 metros de altura.
40
Foto 12 – Detalhe da cúpula da igreja de São Pedro
Fonte: Disponível em <www.arquidiocese-bh.org.br>.Acesso em 14/03/2005.
No Brasil existem duas cúpulas que fazem réplica do estilo e/ou arranjo
estrutural da Igreja de São Pedro. A Igreja da Candelária, na cidade do Rio de
Janeiro, é construída em pedra e seu projeto está ligado ao estilo monumental da
cúpula original (Foto 13). A outra cúpula está localizada na Catedral Metropolitana
na cidade de Porto Alegre, Rio Grande do Sul (Foto 14).
Foto 13 - A Igreja da Candelária - RJ Foto 14 - Catedral Metropolitana – RS
Fonte: Disponível em<http://www.royalcoop.com.br/passeios.htm
O desenvolvimento de técnicas construtivas e da arquitetura nos projetos de
cúpulas se aperfeiçoaram e criaram muitas edificações majestosas. Faz-se
necessário serem citadas as cúpulas das igrejas Sant’Ivo, em Roma, por Borromini,
1650, e a de San Lorenzo, em Turim, por Guarani, 1668-1687.
41
A Igreja cristã, sendo levada para as terras eslavas, inicialmente tinha suas
torres e cúpulas construídas sob a influência greco-romana, que mais tarde foram
substituídas. Os eslavos desenvolveram suas cúpulas de forma alongada, para
representar a chama de uma vela acesa (Foto 15). As torres com suas cúpulas
representam um grande círio aceso, significando que o cristianismo tem sua fé viva
em Deus e que a Igreja é a Luz que deve iluminar o mundo. O dourado representa a
claridade da chama. Onde houvesse uma Igreja Cristã lá deveria haver luz.
Foto 15 - Cúpulas com forma alongada, Catedral do Arcanjo São Miguel, Ucrânia.
Fonte: Disponível em <www.ecclesia.com.br> Acesso em 05/02/2005.
As igrejas ortodoxas desenvolveram seu próprio estilo de cúpulas, que estão
presentes em muitas de suas igrejas e preservadas até hoje. Através de pesquisas,
pode-se observar que, de fato, tanto o formato, como o número ou a cor das
cúpulas, têm um significado simbólico próprio.
Segundo o Pe. PAULO AUGUSTO TAMANINI (2004, site ortodox..), a
variedade de formas da arquitetura russa dos templos se expressa no número de
cúpulas que os coroam. Este número é simbólico. Uma única cúpula significa a fé
em um único Deus; se são três, a fé na Santíssima Trindade; se são cinco o número
de cúpulas, Cristo cercado pelos quatro evangelistas; se são sete, os sete
mandamentos da Igreja; se nove, as nove ordens angelicais; se são treze, Cristo e
os doze Apóstolos. Este número pode chegar até trinta e três, segundo o número de
anos da vida terrena do Salvador. Também a forma da cúpula tem seu sentido
simbólico: a forma de Elmo faz recordar o guerreiro, a luta espiritual que sustenta a
Igreja contra as forças do mal e das trevas. A forma de bulbo (acebolada) simboliza
42
a chama de uma vela, o que nos conduz às palavras de Cristo: "Vós sois a luz do
mundo". As formas mais elaboradas e as cores fortes das cúpulas da Igreja de São
Basílio, o Bendito - Moscou, expressam a beleza da Jerusalém celeste (Foto 16).
Foto 16 - St. Basil's Cathedral, Rússia.
Fonte: Disponível em <www.ecclesia.com.br> Acesso em 05/02/2005.
Existem muitas igrejas cujas cúpulas não são de ouro, tendo ornamentos
variados. São sempre em número ímpar e a cúpula central é a dourada, que
representa principalmente o poder do Espírito Santo. Após o domínio turco-otomano,
as Igrejas acrescentaram abaixo da Cruz uma meia-lua, que representa a
supremacia do Cristianismo sobre a religião do Islan, como pode ser observado nas
Igrejas ortodoxas russas, ucranianas e romenas (as que resistiram à invasão), o que
não aconteceu com outros patriarcados (Foto 17).
43
Foto 17 – Catedral Antioquena, Rússia.
Fonte: Disponível em <www.ecclesia.com.br> Acesso em 05/02/2005.
A mudança no formato das cúpulas na Igreja Ortodoxa não se deve somente
ao poder que os Russos queriam demonstrar, mas também porque, naquela região,
é natural nevar durante a maior parte do inverno. Portanto, as cúpulas com o formato
de "Aghia Sophia", seriam de grande perigo devido ao acúmulo de neve e ao risco
de desabamentos. Então, segundo estudos, eles tiveram que achar uma maneira de
fazer com que a neve não ficasse acumulada nas cúpulas, diminuindo assim este
risco de desabamento. De acordo com dados históricos e antigas fotos da Ucrânia,
algumas igrejas foram reformadas, mudando a arquitetura tipicamente grega (tijolo à
vista, cúpula como as de "Aghia Sophia") para um novo estilo desenvolvido para as
condições climáticas e culturais daquela região. As que existem em outros lugares
foram construídas assim, portanto, por influência eslava. Estudos indicam que esta
mudança foi realizada pelos cossacos.
Com a revolução industrial, houve uma transformação nas técnicas
construtivas e nos materiais. Com as técnicas de industrialização do ferro, a partir do
século XVIII, surgem novos conceitos de cobertura. A construção em ferro e,
posteriormente, em aço, retoma as antigas formas em abóbadas e cúpulas. Este
período recebe o nome de “era do ferro e vidro” e deixa como herança inúmeras
obras, principalmente na Inglaterra, como o Palácio de Cristal (Figura 13), em 1851 e
a estação ferroviária Paddington (Foto 18), que exibem suas belezas nas formas e
transparência. Segundo HARRIS (1993, p.21), o desenvolvimento do aço e de novas
teorias de cálculo na segunda metade do século XIX tornaram as estruturas mais
delgadas, eliminando o ferro fundido como material estrutural.
44
Figura 13 – Palácio de Cristal Fonte: Disponível em<www.loc.gov> Acesso em 20/02/2005.
Foto 18 - Estação ferroviária Paddington.
Fonte: Disponível em <www.samsonrail.com/ gallery> Acesso em 20/02/2005.
Em 1867, com a invenção do chamado ferro-cimento, teve início as
aplicações na construção, em 1889, e o seu uso foi generalizado a partir de 1920. O
desenvolvimento das técnicas e materiais avançaram para um melhor
aproveitamento na construção civil. Novos tipos de estruturas foram amplamente
estudados e executados, como cascas finíssimas e membranas.
Atualmente, devido aos modernos cálculos estruturais auxiliados pelo
progresso da informática, as cúpulas ocupam novamente lugar de destaque entre as
grandes estruturas.
45
2.5 CLASSIFICAÇÃO DAS CÚPULAS
Ao longo do tempo, as cúpulas sofreram modificações na técnica construtiva
e na arquitetura. A construção deste elemento arquitetônico foi adaptada aos tipos
de materiais disponíveis para execução e a forma sofreu influências dos estilos
arquitetônicos.
O estudo da classificação das cúpulas tem como foco as cúpulas históricas e
suas possíveis variações.
Através da análise da geometria e do cálculo estrutural, as cúpulas são
cascas que resistem muito bem à compressão. É possível obter cascas de diferentes
formas, variando de acordo com as necessidades estruturais ou com as exigências
estéticas. As cúpulas históricas, até o século XIX, utilizavam os materiais disponíveis
e mais comuns para as construções, como madeira, pedras e tijolos, formando
cascas consideradas de grande espessura e peso.
A cúpula é uma abóbada de curvatura regular ou de revolução que cobre um
espaço redondo, quadrado ou poligonal. As superfícies dos elementos constituintes
da cúpula, bem como os espaços compreendidos por estes, recebem denominações
especiais. Sua face externa é chamada de extradorso e a face interna, ou teto, de
intradorso. As paredes ou suportes isolados que a sustentam são os pés-direitos ou
encontros. O plano horizontal que separa a cúpula dos pés-direitos denomina-se
plano das impostas. A superfície que marca seu início é chamada nascença. A
distância entre o plano das impostas e o ponto mais alto do intradorso é a flecha. As
áreas compreendidas pelos prolongamentos dos pés-direitos, pela tangente traçada
do vértice da abóbada ao extradorso são os rins (Figura 14).
46
Figura 14 – Elementos da cúpula.
2.5.1 Quanto à transmissão de cargas
Segundo KOCH (1996, pg. 132), a passagem da planta poligonal para a curva
da base da cúpula é feita através de pendentes. Os pendentes, também chamados
de perxinas, são triângulos esféricos, porém muitas vezes têm funções diferentes.
Quando o círculo da cúpula atinge os ângulos da base sobre o qual se apóia, os
pendentes se tornam partes da cúpula (Figura 15). Esta adquire o nome de cúpula
suspensa e parece uma semi-esfera cortada verticalmente (Figura 16).
Figura 15 – Cúpula suspensa. Figura 16 – Projeção com base circular. Fonte: KOCH (1996), pg. 133.
Quando a base circular da cúpula estiver inscrita na base da estrutura inferior,
os pendentes se tornam elementos independentes da cúpula (Figura 17). Esta
cúpula é chamada de cúpula de pendentes (Figura 18).
47
Figura 17 – Cúpula de pendentes. Figura 18 – Base circular. Fonte: KOCH (1996), pg. 133.
Segundo CASSINELLO (1969, pg.19), a passagem da cúpula para a base
pode também ser realizada por trompas (Figura 19). As trompas são abóbadas de
interseção formadas por semicones com ângulos de abertura diferenciados que
permitem a transmissão de cargas da cúpula para a base (Figura 20).
Figura 19 – Cúpula sobre trompas. Figura 20 – Projeção em planta. Fonte: KOCH (1996), pg. 134.
No exemplo da cúpula sobre trompas, a forma quadrada da infra-estrutura é
superada e aparece na forma octogonal, unida, nos cantos superiores, por trompas.
Muitas vezes, entre os pendentes (ou trompas) e a cúpula há um tambor
cilíndrico (ou octogonal), onde inclusive podem ser abertas janelas (Figura 21).
48
Figura 21 – Cúpula sobre o tambor (Tb, tambor; P, pendente). Fonte: Fonte: KOCH (1996), pg. 134.
Às vezes a cúpula termina no alto com uma abertura redonda para a
iluminação, o óculo (opaion, opaeum), ou com uma pequena edícula com aberturas,
a lanterna (Figura 22).
Figura 22 – Cúpula em corte. Fonte: Fonte: KOCH (1996), pg. 57.
2.5.2 Quanto à forma
Segundo CASSINELLO (1969, pg.37), a forma da cúpula pode ser definida
através do giro da geratriz em torno do eixo. As cúpulas são mais empregadas com
a geratriz circular e parabólica, porém há formas diversas, como as elípticas,
bulbiformes, campaniformes, e outras.
� Cúpula esférica
49
A cúpula esférica é uma abóbada de revolução que possui uma geratriz em
arco de circunferência cujo eixo de simetria vertical coincide com o eixo de giro. Sua
superfície interna está definida por uma superfície esférica e com a variação da
amplitude de seus meridianos sendo menor, igual ou maior de 90°, obtêm-se outras
formas de cúpulas esféricas: abatidas (Figura 23), compridas e peraltas.
Figura 23 – Cúpula rebaixada. Fonte: Fonte: KOCH (1996), pg. 135.
� Abóbada vaída
As abóbadas vaídas nascem da interseção de uma cúpula esférica com os
planos verticais que delimitam uma planta quadrada, inscrita, interior ou circunscrita
ao círculo máximo da cúpula esférica.
Quando o quadrado é inscrito, se denomina abóbada vaída propriamente dita
(Figura 24), formada por um conjunto de quatro perxinas.
Figura 24 – Cúpula vaída. Fonte: CASSINELLO (1969), pg. 51.
Quando o quadrado é interior ao círculo máximo da cúpula esférica, obtém-se
a abóbada vaída geralmente conhecida como cúpula de quatro pontas ou cúpula de
boêmia (Figura 25).
50
Figura 25 – Cúpula boêmia. Fonte: CASSINELLO (1969), pg. 50.
Quando o quadrado é circunscrito à cúpula esférica e a projeção da base é
completada com perxinas que origina a cúpula que tem por diâmetro a diagonal do
quadrado, denomina-se como cúpula esférica sobre perxinas ou abóbada bizantina,
que é uma cúpula composta (Figura 26).
Figura 26 – Cúpula bizantina. Fonte: CASSINELLO (1969), pg. 51.
� Elipsóide, parabolóide e hiperbolóide de revolução
Segundo CASSINELLO (1969, pg.54), a cúpula de geratriz parabólica, cuja
superfície interna está formada por um parabolóide de revolução, é anterior à
esférica. Este fato se deve por uma maior estabilidade ao ser sua geratriz mais
deformada que a semicircunferência e adaptar-se melhor à sua linha de pressões.
O elipsóide de revolução é uma solução pouco usada, por não adaptar sua
geratriz aos antifuniculares dos tipos correntes de carga. As cúpulas elípticas não
são tão eficientes quanto as esféricas, pois se expõem a maiores tensões. Já as
cúpulas parabólicas apresentam vantagens estruturais, mesmo comparadas às
cúpulas esféricas.
No hiperbolóide de revolução, a sua superfície perde seu caráter de cúpula
por serem inversas suas duas curvaturas.
51
� Cúpulas campaniformes
As cúpulas campaniformes possuem um contorno cônico, normal à geratriz,
estando fechadas em sua parte superior por uma verdadeira cúpula esférica, ou por
um arremate pontiagudo, geralmente fechado por pedras.
Figura 27 – Cúpulas campaniformes. Fonte: CASSINELLO (1969), pg. 55.
� Cúpulas bulbiformes
Segundo CASSINELLO (1969, pg.55), na realidade não constituem cúpulas
verdadeiras por seu princípio resistente, já que sua forma origina tal série de tensões
de tração que, para construí-las, precisaria de um verdadeira armação metálica ou
de madeira (exceto quando é feita com folha de cobre), e só pequenos setores
podem ser fechados com fabricação exclusiva do material usado, ou a partir do
ponto de inflexão (Figura 28). Sua forma não nasce de delineamento construtivo ou
estrutural, é conseqüência de um simples delineamento plástico.
Figura 28 – Armação para uma cúpula bulbiforme. Fonte: CASSINELLO (1969), pg. 56.
52
Os bulbos geralmente são usados como arremates em torres e são
coberturas tradicionais na arquitetura popular russa, adaptando freqüentemente um
contorno espiral, que destaca como sua forma de trabalho é totalmente distinto do
trabalho das cúpulas em geral.
Figura 29 – Cúpula bulbiforme em espiral. Fonte: CASSINELLO (1969), pg. 56.
� Cúpula Ogival
Cúpula criada no estilo gótico acompanha o teto de igrejas com arcos ogivais.
Pouco usada. Sua forma é a junção de um cone com uma esfera (Figura 30).
Figura 30 – Cúpula ogival. Fonte: Fonte: KOCH (1996), pg. 133.
� Cúpula de nervuras
São cúpulas que não possuem função portante, também chamadas de falsas
cúpulas, ou seja, sua distribuição de cargas é feita pelas nervuras ou arcos que se
comportam como o elemento estrutural chamado viga.
53
Figura 31 – Cúpula nervurada. Fonte: KOCH (1996), pg. 94.
2.6 A PRESENÇA DA CÚPULA NA HISTÓRIA DA ARQUITETURA BRASILEIRA
Foi realizado um estudo com o objetivo de compreender a importância de um
elemento arquitetônico que atravessou todos os períodos da história, inclusive no
Brasil, para reaparecer nos dias atuais com uma naturalidade que talvez indique
esquecimento quanto à riqueza de sua herança e de seus significados para a toda a
sociedade. Porém, faz-se necessário uma resumida e sucinta cronologia da história
da arquitetura no Brasil.
Após a chegada de Cabral, em 1500, Portugal tomou posse do território e
transformou o Brasil em sua colônia. Primeiramente, foram construídas as feitorias,
que eram construções muito simples com cerca de pau-a-pique ao redor, porque os
portugueses temiam ser atacados pelo índios. Com a preocupação da invasão do
Brasil por outros povos, Martim Afonso fundou a vila de São Vicente (1532) e
instalou o primeiro engenho de açúcar, iniciando-se o plantio de cana-de-açúcar,
que se tornaria a principal fonte de riqueza produzida no Brasil. Após a divisão em
Capitanias Hereditárias, houve grande necessidade de construir moradias para os
colonizadores que aqui chegaram e engenhos para a fabricação de açúcar.
A arquitetura era bastante simples, sempre com estruturas retangulares e
cobertura de palha sustentada por estruturas de madeira roliça inclinada. Essas
construções eram conhecidas por tejupares, palavra que vem do tupi-guarani
(tejy=gente e upad=lugar). Com o tempo os tejupares melhoram e passam os
colonizadores a construir casas de taipa. Com essa evolução, começam a aparecer
as capelas, os centros das vilas, dirigidas por missionários jesuítas. Nas capelas há
crucifixo, a imagem de Nossa Senhora e a de algum santo, trazidos de Portugal. A
arquitetura religiosa foi introduzida no Brasil pelo irmão jesuíta Francisco Dias, que
54
trabalhou em Portugal com o arquiteto italiano Filipe Terzi, projetista da igreja de
São Roque de Lisboa. Os estilos arquitetônicos eram transplantados da metrópole
para a colônia, sofrendo adaptações em função das disponibilidades locais e do
meio cultural. A arquitetura religiosa foi aquela que melhor expressou as
características dos estilos. Contudo, em muitos casos, com o atraso e a demora na
finalização das construções, houve uma descontinuidade de projeto arquitetônico
original, dificultando classificações precisas ou, ao menos, didáticas. As igrejas que
subsistiram ao tempo permanecem como exemplos de construções do século XVI
que estão ligadas intimamente com o estilo usado em Portugal. As igrejas no
nordeste do Brasil exemplificam este fato, como são os casos da Igreja dos Santos
Cosme e Damião, Matriz de Igarassu, em Pernambuco, bem como da Igreja de
Nossa senhora da Graça, em Olinda, Pernambuco. No entanto, só são encontradas
características de dinamismo espacial nas igrejas, a partir do fim do século XVI e
início do século XVII, conforme se observa na cúpula semi-esférica (Figura 13) da
Igreja do Convento de Santo Antônio (1612-1613), Recife, Pernambuco. A cúpula
está sobre perxinas e internamente forram-na azulejos portugueses do tipo tapete,
nas cores laranja, azul e branco (Erro! Fonte de referência não encontrada. ).
Foto 19 – Cúpula da Igreja do Convento de Santo Antônio.
Fonte: Rodrigo, 2005.
Em Pernambuco, muitas edificações do século XVII seguem as mesmas
características estruturais e arquitetônicas, como a Igreja de Nossa Senhora do
Pilar, Recife, e a Igreja Nossa Senhora de Nazaré, no cabo de Santo Agostinho. Na
Bahia, também pode-se observar o aparecimento de cúpulas como, por exemplo, na
55
Capela-mor do Mosteiro de Monte Serrate (1598) e na Capela de Nossa Senhora da
Pena (1610). Segundo TELLES (1980, p.70), as abóbadas e cúpulas deste período
são de alvenaria.
Ainda segundo TELLES (1980, p.70), a invasão holandesa de Salvador
(1624-1625) e, depois, a de Pernambuco (1630-1654), que se estendeu a todo o
Nordeste, provocaram uma quase completa paralisação das atividades construtoras,
tanto por parte da administração como das ordens religiosas e dos particulares. A
ocupação holandesa, que, no Nordeste, durou perto de vinte e quatro anos, teve
aspectos negativos e positivos. As lutas e guerrilhas, o incêndio que arrasou quase
totalmente Olinda e a paralisação das atividades construtivas, deixaram um saldo
negativo na evolução e ampliação do patrimônio. Entretanto, entre 1630 e 1654, a
presença holandesa no Recife introduz um planejamento urbano desconhecido na
colônia. A cidade se expande para a ilha de Antônio Vaz com um traçado regular,
que difere da ocupação espontânea da época. Algumas das construções da época
que subsistiram ao tempo foram as militares, os fortes, e início das construções de
templos protestantes que se tornaram católicos após a expulsão dos holandeses,
como a atual Igreja do Divino Espírito Santo, Recife, Pernambuco.
Com o término da ocupação holandesa houve uma retomada das atividades
construtivas por parte das ordens religiosas. As igrejas possuem tetos apainelados
com pinturas.
No século XVIII, tardiamente em relação à Europa, o barroco brasileiro atinge
o auge após a descoberta de ouro em Minas Gerais. Fachadas simples, decoradas
com pedra-sabão em substituição ao mármore europeu, passam a abrigar interiores
opulentos, ornamentados com ouro e prata. A Igreja de São Francisco de Assis, em
Ouro Preto (MG), é considerada a mais bem elaborada construção do estilo. Outros
exemplos importantes se encontram em Salvador e no Rio de Janeiro. Porém, não
foram encontrados muitos vestígios do uso de cúpulas nesta região, sendo exceção
a Igreja Matriz de Mariana (MG), que possui uma cúpula sobre a Capela-Mor (Erro!
Fonte de referência não encontrada. ).
56
Foto 20 - Fachada Frontal da Igreja Nossa Senhora do Carmo – Mariana, MG
Fonte: Alexandre Mascarenhas, 2002
A Igreja Nossa Senhora do Carmo de Mariana representa os projetos
monumentais eruditos em Minas Gerais. Sua construção foi iniciada em 1783 e
finalizada em 1835. Segundo MASCARENHAS (2005, pg.4), a cúpula da capela-mor
da Igreja Nossa Senhora do Carmo de Mariana apresenta estrutura abobadada em
barretes quadripartidos em “X”. No caso do Carmo de Mariana, a tesoura é “fixada”
sobre o barrote de madeira da capela-mor, transferindo seu peso para as paredes
laterais. A estrutura principal, juntamente com as cambotas secundárias em madeira,
suporta o estuque confeccionado pela trama de ripas de coqueiro e preenchimento
executado com argamassa de cal, fibra e areia. O espaçamento existente entre a
cúpula da capela-mor e a cobertura do telhado contribui para a respiração da
argamassa de cal, para a redução na mudança de temperatura (externa e interna –
dia e noite), além de facilitar a manutenção do forro. Em 1999, houve um grande
incêndio que destruiu em poucas horas todo o forro da Nave Central que continha
pintura artística de Francisco Xavier Carneiro, além dos altares laterais entalhados e
a imaginária em madeira policromada. A estrutura do forro de estuque da cúpula da
capela-mor foi atingida em decorrência das altas temperaturas, causando
deslocamento e desprendimento das argamassas, perdas parciais de elementos
estruturais e de ornamentos, além de fissuras e rachaduras. Somente o altar-mor
permaneceu intacto (Erro! Fonte de referência não encontrada. ).
57
Foto 21 - Incêndio em 20 de janeiro de 1999, Mariana, MG
Fonte: Alexandre Mascarenhas, 1999
No ano de 2002, através de uma parceria entre o IPHAN e a Arquidiocese de
Mariana, houve uma intervenção nesta igreja e a cúpula sofreu reformas. Uma
equipe composta por especialistas em estuque do Programa Monumenta (Ministério
da Cultura) realizou novo processo de intervenção para consolidação e integridade
física para a compatibilidade de materiais na reintegração e no reforço estrutural do
forro em estuque da cúpula da capela-mor.
Segundo CZAJKOWSKI (2000, p.8), a partir do século XVIII, no Rio de
Janeiro, ocorrem algumas tentativas de se criar um movimento espacial, como nas
Igrejas da Glória, de Nossa Senhora da Lapa dos Mercadores, em 1753 (Erro!
Fonte de referência não encontrada. ), São Pedro dos Clérigos (demolida) e de
Nossa Senhora da Mãe dos Homens. A mistura e variedade das edificações na
cidade ilustraram a evolução urbanística e cultural devido aos acontecimentos
históricos e políticos que se desenvolviam na região.
58
Foto 22 – Cúpula da Igreja da Lapa dos Mercadores.
Fonte:Kelly,2005.
A Igreja de Nossa Senhora da Candelária, atualmente a maior igreja da
cidade, foi iniciada em 1778, após a demolição da capela existente que lhe deu
origem. Entretanto, a igreja sofreu uma profunda reforma (1887), com intervenção,
entre outros arquitetos e engenheiros, de Jacinto Rebelo, Gustavo Waehneldt,
Bithencourt Silva e Ferro Cardoso. As obras da reforma se prolongaram até o início
do século XX. A igreja foi ampliada, o cruzeiro ganhou a imponente cúpula e o
interior foi revestido de mármores e pinturas (Erro! Fonte de referência não
encontrada. ). A construção possui modificações do projeto original e adicionamento
de detalhes pertencentes a estilos arquitetônicos diferentes entre si.
Foto 23 – Interior da Igreja da Candelária
Fonte: Disponível em<http://www.royalcoop.com.br/passeios.htm
Com o fim do século XVIII e o avanço do século XIX, muitas edificações
classificadas por historiadores de estilo Neoclássico se fizeram presentes no Brasil.
Através de pesquisa geográfica pelo país para observar o patrimônio foram
59
verificadas uma grande variedade de edificações e a adaptação deste estilo nas
regiões do país. O uso de cúpulas não é freqüente nas edificações pertencentes ao
estilo Neoclássico, porém há manifestações em construções que são válidas
ressaltar. No estado de Pernambuco, mais especificamente na cidade de Recife, são
encontradas muitas edificações deste período, como a Casa de Detenção do Recife
(Erro! Fonte de referência não encontrada. ), atual Casa da Cultura. Construção
iniciada em 1850 possui uma arquitetura influenciada pelo neoclassicismo e uma
cúpula em estrutura metálica no centro da edificação (Erro! Fonte de referência
não encontrada. ).
Foto 24 – Imagem externa. Foto 25 – Imagem interna.
Fonte: Rodrigo, 2005.
Sobressaindo no cenário do antigo Recife, à beira do rio Capibaribe, não há
como deixar de observar a imponente cúpula que faz parte da arquitetura do prédio
da Assembléia Legislativa de Pernambuco (Palácio Joaquim Nabuco). A construção
do prédio foi iniciada em 1870 e finalizada em 1875 (Erro! Fonte de referência não
encontrada. ). Segundo FRANCA (1977, p.56), apesar de ter características
neoclássicas, o prédio difere bastante de outras edificações do período.
60
Foto 26 - Palácio Joaquim Nabuco. Fonte: BITU, p. 24.
Segundo BITU (2000, p.26), a planta do prédio é em forma de cruz latina,
porém com um dos braços no eixo principal bem mais curto e compõe-se de cinco
corpos (Erro! Fonte de referência não encontrada. ):
� o hall de acesso do plenário, com escadarias que levam ao pavimento
superior;
� no corpo posterior, com dois pavimentos, há um hall que dá acesso aos
salões e escadarias;
� no corpo lateral esquerdo localizam-se áreas administrativas, e ocupa três
pavimentos;
� no corpo lateral direito também localizam-se áreas administrativas, e ocupa
dois pavimentos;
No centro do edifício localiza-se o espaço circular destinado às reuniões
plenárias, com um só pavimento coberto pelo tambor e cúpula.
61
Figura 32 – Palácio Joaquim Nabuco - Planta baixa. Fonte: Fonte: BITU, p. 28.
O edifício foi erguido em alvenaria estrutural em tijolos, cujas paredes
externas, medindo 80 centímetros de espessura, suportam o peso da coberta e
pisos intermediários, assim como a parede que circunda o vão central destinado ao
plenário e tambor com forma cilíndrica, sobre o qual apóia-se a cúpula. Esta possui
uma configuração semelhante a uma calota lisa e geometricamente equivalente a
pouco mais de uma semi-esfera. A cúpula é composta por chapas de alumínio (que
substituíram as originais em ferro, em 1990) fixadas sobre estrutura metálica em
forma de uma rede composta de meridianos e paralelos (Erro! Fonte de referência
não encontrada. ).
Foto 27 – Palácio Joaquim Nabuco - Troca das chapas da cúpula.
62
Fonte: BITU, p. 40.
Abaixo da cúpula principal há um forro de estuque em forma de cúpula que
possui forma e ângulo diferente (Erro! Fonte de referência não encontrada. ).
Figura 33 – Palácio Joaquim Nabuco – Corte Longitudinal. Fonte: Fonte: Fonte: BITU, p. 35.
Segundo Bitu (2000, p.52), a pintura da cúpula em dourado, em substituição à
cor original em alumínio, foi duramente criticada, pois além de não fazer referência à
concepção original do projeto, se assemelharia à cor utilizada nas mesquitas
islâmicas.
Na cidade de Manaus, Amazonas, existe um edifício de grande vulto para o
estilo neoclássico: o teatro Amazonas, 1896 (Erro! Fonte de referência não
encontrada. ). O prédio é a obra arquitetônica mais significativa do período áureo da
borracha e principal patrimônio artístico cultural do Estado. A construção do teatro
apresentou soluções avançadas para a época, destacando-se a estrutura metálica
da cobertura, incluindo a cúpula (Erro! Fonte de referência não encontrada. ). A
cúpula é revestida externamente em cerâmica policromada, telhas em escamas, e
áreas em vidros coloridos.
63
Figura 34 - O teatro Amazonas em construção Foto 28 - Teatro Amazonas
atualmente
Site: http://www.teatroamazonas.com.br/
Instalada no topo do edifício, a cúpula do Teatro Amazonas é coberta com
36.000 telhas vitrificadas importadas da Europa, em um tipo de mosaico formando
padrões com as cores da bandeira nacional brasileira.
No estado do Rio de Janeiro houve um grande avanço do estilo
Neoclassicista relacionado a transformações da sociedade como os movimentos
literários. Mudanças de comportamento e desenvolvimento também foram
influenciadas pela vinda da Família Real de Portugal para o Rio de Janeiro. Com o
advento, a simples sede da colônia na longínqua América passou a ser a única
cidade colonial da história a se tornar capital do seu império. Através do salto
demográfico que a cidade teve com a vinda de novos habitantes, cortesãos
europeus, houve a necessidade de fazer profundas modificações na cidade e na sua
arquitetura, não para apenas alojar provisoriamente a corte inesperada, mas para
aproximarem os jeitos da nova capital aos parâmetros da Europa. Com as
cerimônias e compromissos necessários à Rainha e ao Príncipe, a cidade mudou e
novos hábitos foram incorporados, bem como uma nova urbanidade. Todos os
acontecimentos neste período concederam ao Rio de Janeiro uma posição toda
peculiar na história. Seguindo os padrões europeus da época, o neoclássico se
firmou como tendência dominante da arquitetura oficial no Rio.
Observando construções do período, vê-se como exemplo de edificação que
possui cúpula a casa França-Brasil, construção em 1820, que possui uma
64
arquitetura simples, porém sofisticada para representar a nobreza (Erro! Fonte de
referência não encontrada. ).
Foto 29 – Casa França-Brasil Fonte: Disponível em <www.if.ufrj.br/general/rio.html> Acesso em 25/03/2005.
Na primeira metade do século XIX observou-se uma mudança no
comportamento das sociedades. Com o crescimento das populações urbanas houve
uma necessidade de acomodação e aumento de tolerância conciliatória de
diferenças. Segundo CZAJKOWSKI (2000, p.5), as cidades tinham não somente
mais gente mas, sobretudo, eram formadas de pessoas de origens culturais
diferentes. As distâncias globais foram diminuídas, através de navios e trens, o que
gerou uma aproximação de culturas diferentes. Com a coexistência e as trocas
culturais surgiu a questão eclética na sociedade e, por conseqüência, modificações
nas perspectivas das artes e arquitetura. Tal renovação recebeu o nome de estilo
eclético. O Brasil, colonizado por vários povos, tornara-se local de convivência,
mestiçagem e sincretismo. A partir do século XIX, novas culturas, como alemães,
sírios, italianos, japoneses e espanhóis, aportaram no Rio de Janeiro e São Paulo
para se integrarem ao corpo eclético de índios, negros e portugueses. Estas
mudanças se refletiram na arquitetura e muitas edificações deste período podem ser
citadas. No ecletismo, o uso de elementos de vários estilos arquitetônicos beneficiou
o aparecimento de abóbadas e cúpulas, seguindo algumas tendências do passado.
Segundo FABRIS (1987, p.148), por todo o período colonial, os poucos
núcleos urbanos implantados pelos portugueses na região amazônica tiveram um
crescimento difícil e lento. A cidade de Belém, apesar de representar um ponto
estratégico de ligação com o interior, pelos rios, e com a metrópole, pelo mar, não
65
fugiu a esta situação. A mudança só veio na segunda metade do século XIX, com as
Companhias de Comércio. A cidade de Belém então passa a viver um período de
prosperidade e se desenvolve com o avanço do século XIX, devido ao ciclo da
borracha. O uso de cúpulas foi integrado a algumas edificações. Uma das
construções ilustrativas do período eclético que possui cúpula é um pavilhão na
Praça da República, onde, em uma construção de estilo francês, há repuxos de
água, rochas artificiais e a exploração de luzes e vidros coloridos (Erro! Fonte de
referência não encontrada. ).
Foto 30 – Coreto da Praça da República, Belém.
Fonte: Disponível em <www.geocities.yahoo.com.br> Acesso em 23/03/2005.
O estado de Pernambuco, com a abertura dos portos brasileiros às nações
amigas no princípio do século XIX passou, devido à sua proximidade da Europa, a
receber influência direta, agora sem a intermediação de Portugal. A situação
geográfica do porto do Recife sempre foi um fator decisivo para as influências
culturais de além-mar, no século XIX, mas também um portão aberto para
profissionais como artistas, arquitetos e engenheiros trazerem contribuições em
várias áreas. Com a introdução dos engenhos a vapor, a cidade de Recife avançou
muito no campo da arquitetura e urbanização. Há vários tipos de construções com
tendências diferentes pertencentes a este período. Muitos arquitetos retomaram o
uso das cúpulas em seus projetos. Cabe destacar a Igreja de Nossa Senhora da
Penha no bairro de São José (Erro! Fonte de referência não encontrada. ).
66
Foto 31 – Interior da Igreja de Nossa Senhora da Penha, Recife.
Fonte: Rodrigo, 2005.
Segundo FABRIS (1987, p. 186), a igreja é classificada com o estilo da Igreja
de Coríntio. A construção dessa igreja foi iniciada pelos frades capuchinhos em 1870
e finalizada vinte e dois anos depois. A igreja tem uma planta em cruz latina, três
naves e uma cúpula que domina a composição.
Considerado pelos historiadores como um dos mais grandiosos edifícios de
Recife, a Faculdade de Direito é um monumento à arquitetura eclética (Erro! Fonte
de referência não encontrada. ). O edifício ocupa uma área de 83,0 metros
quadrados e fica numa praça vasta e arborizada.
Foto 32 – Fachada da Faculdade de Direito.
Fonte: Disponível em <www.ufpe.br/direito> Acesso em 26/3/2005.
A construção impressiona pelo projeto majestoso e de grande impacto para a
época. O edifício tem sua estrutura portante constituída por grossas paredes de
67
alvenaria e todos os seus pisos e cobertura são suportados por estruturas de ferro. A
cúpula tem seção octogonal.
Outro edifício de grande porte construído em Recife foi o Palácio da Justiça.
Sua construção foi iniciada em 1924 e concluída em 1930. Desde o primeiro projeto,
que data de 1917, muitas modificações foram realizadas até o início da execução do
mesmo (Erro! Fonte de referência não encontrada. ).
Foto 33 – Palácio da Justiça, Recife. Fonte: Disponível em <www.tjpe.gov.br/judiciario> Acesso em 14/01/2005.
A edificação reflete o período de poder político na cidade de Recife. O projeto
final foi realizado pelo arquiteto italiano Giacomo Palumbo e sua pretensão na
arquitetura do prédio era a monumentalidade, com grandes dimensões, coroando-o
com uma cúpula central de altura arrojada, com seu cume a 50 metros acima do
solo. Entretanto, o projeto foi modificado pouco antes da execução da mesma.
Segundo MENEZES (2002, p.45), a cúpula teria uma seção otogenal, porém as
modificações da seção para a forma quadrada, dando-lhe maior massa, e a
diminuição da altura, que baixou para 45 metros, vieram contribuir para melhorar o
aspecto estético da construção e acesso, já que o projeto original não previa tal uso.
Assentada na estrutura principal, a base quadrangular, que assume um lugar de um
“tambor”, sustenta uma forte armação de concreto e ferro, em traços suaves de
“meia-volta”.
68
Foto 34 – Palácio da Justiça em construção.
Fonte: MENEZES (2002), pg.71.
Segundo MENEZES (2002, p.76), a cúpula do Palácio da Justiça é a maior do
Brasil, tendo 17 metros de lado, com a forma quadrada, e 14 metros de altura.
Atingindo o nível da base da cúpula, os pilastrões curvam-se em grandes arcos de
quatorze metros de raio e reúnem-se dez metros acima, num quadrado de 9x9
metros. Acima desse quadrado, nasce o vigamento da parte final, formando a
grande sanca externa e terminando por uma placa à feição de coberta de quatro
águas. Ainda os pilastrões são reunidos por três vigas de cintura igualmente
distanciadas; entre essas existem as nervuras secundárias obedecendo a mesma
curva dos grandes arcos, e dispostas em planos verticais, espaçados de 1,5 metros
eixo a eixo. Sobre estas nervuras foram estendidas as telas metálicas que,
revestidas depois com argamassa de cimento, constituem as paredes com 8
centímetros de espessura.
Na região sul do Brasil, aconteceram muitos eventos políticos, guerras,
revoltas. Porém, a sociedade avançou e construiu o patrimônio histórico influenciado
por culturas européias trazidas por imigrantes alemães, italianos e outros. O Rio
Grande do Sul se manteve um pouco independente das decisões nacionais, porém,
no fim do século XVIII e início do século XIX, a arquitetura seguiu as correntes do
país. No período eclético houve um exercício da corrente francesa do historicismo,
pois por formação os arquitetos tinham a base nas rigorosas academias européias.
Na realidade, houve uma junção da visão influenciada por imigrantes e uma
perspectiva da visão local brasileira. Através do levantamento de edificações
69
observou-se um número reduzido do uso de cúpulas. No entanto, deve-se destacar
prédios como a Matriz de São Sebastião de Bagé (Erro! Fonte de referência não
encontrada. ), refletindo o uso de cúpulas em forma de bulbo nas torres constituídas
de cobre, característica das igrejas ortodoxas russas, ucranianas e romenas.
Foto 35 - Matriz de São Sebastião de Bagé, RG.
Fonte: Disponível em <www.bage.rs.gov.br/pmb_turismo.php> Acesso em 26/01/2005.
Um outro prédio importante na arquitetura gaúcha é a antiga Delegacia Fiscal,
atual Museu de Arte do Rio Grande do Sul. Construído em 1913, no Centro Histórico
de Porto Alegre, possui uma cúpula que marca o perfil da cidade (Erro! Fonte de
referência não encontrada. ).
Foto 36 – Museu de Arte do Rio Grande do Sul
Fonte: Disponível em <www.terragaucha.com.br/imagens> Acesso em 12/02/2005.
Segundo FABRIS (1987, p.71), o estado de São Paulo era comparado a uma
ilha isolada das regiões culturais do Brasil e só conseguiu maior desenvolvimento,
inclusive urbanístico, no fim do século XVIII. São Paulo assumiu sua liderança como
70
centro político e econômico, após o plantio de café suplantar a cana e com a
instalação da estrada de ferro pelos ingleses, em 1867. Desde então, a cidade se
tornou passagem obrigatória do café e da riqueza. Com o desenvolvimento através
das ferrovias, base financeira e crescimento demográfico causado pelos imigrantes,
o estado estava pronto para receber o ecletismo com grandes empreendimentos. A
taipa usada em grande parte das construções foi substituída pelo tijolo e os projetos
receberam grande influência francesa. Um exemplo significativo do ecletismo e do
uso de cúpula é a Catedral da Sé em São Paulo (Erro! Fonte de referência não
encontrada. ), em 1912. A Catedral tem estilo gótico e uma das maiores cúpulas do
país (Erro! Fonte de referência não encontrada. ).
Foto 37- Cúpula da Catedral de São Paulo em
construção
Foto 38 – Catedral atualmente
Fonte: Disponível em < www.abril.com.br/especial450/materias/catedral> Acesso em 25/03/2005.
De todos os acontecimentos históricos a partir da segunda metade do século
XVIII, nenhuma cidade foi tão transformada e remodelada quanto o Rio de Janeiro.
A cidade é um acúmulo de camadas históricas e foi palco de grandes
transformações políticas, como a passagem do Império para a República. A
diversidade de pessoas e culturas foi renovadora na perspectiva urbana. A
arquitetura eclética interpreta e acentua essa diversidade e possibilita o encontro de
culturas separadas por oceanos. Segundo CZAJKOWSKI (2000, p. 8), a partir de
1870 o estilo eclético se afirma, alterando a ornamentação e o detalhamento do
71
projeto neoclássico. Com a República, o estilo eclético assumiu a hegemonia do
gosto oficial. A República e o ecletismo se afirmaram de forma arquitetônica e
urbanística através das intervenções do Prefeito Pereira Passos de 1903 a 1906 e a
Exposição Comemorativa do Centenário da Abertura dos Portos, em 1908. As
modificações ocorridas na cidade tinham por função apresentar um Rio de novos
tempos, expressando modernidade européia, desenvolvimento econômico e social,
bem como condições comerciais favoráveis e segurança. Entretanto, houve atitudes
drásticas de modernidade, pois uma grande parte do conjunto de prédios, que
refletia a participação da cidade na história, foi demolida para a construção de
grandes avenidas. A quantidade de obras no período tem um vulto surpreendente,
porém a perda do patrimônio cultural é inestimável. Atualmente, muitos dos prédios
do período ainda podem ser contemplados em uma caminhada no centro do Rio.
Como o objetivo deste trabalho é estudar casos na diversidade das cúpulas
existentes na cidade, a maior parte dos prédios será descrita em um item à frente.
Prédios com cúpulas representantes do período eclético no Rio podem ser
enumerados como:
� Teatro Municipal do Rio de Janeiro, construção 1905 – 1909, com sua
arquitetura dramática pontuada com o conjunto de três cúpulas e a águia;
� Museu Nacional de Belas Artes, construção 1905 – 1910, projeto o modelo da
École de Beaux-Arts de Paris;
� Biblioteca Nacional, construção 1905 – 1910, um dos edifícios representantes
da remodelação urbanística da cidade;
� Instituto Oswaldo Cruz, construção 1904 – 1918, com um aspecto pitoresco e
localização sobre uma colina, o palácio é o principal edifício neomourisco da
cidade.
Pesquisando e analisando essa variedade de prédios com cúpulas
pertencentes aos períodos neoclássico e eclético, muitos ainda presentes na cidade,
esta dissertação apresenta no próximo item uma descrição mais criteriosa destas
edificações, juntamente com o acervo fotográfico.
72
73
2.6.1 As diversas cúpulas em edificações no Rio de Janeiro
Como foi citado, a cidade do Rio de Janeiro foi o cenário dos principais
acontecimentos políticos, sociais e econômicos ocorridos no país, principalmente, a
partir do século XIX. Como capital do Brasil, assistiu e sofreu as mudanças que
chegavam com governos e influências externas. A cidade é o produto de culturas e
acontecimentos, de permanência e renovação, refletindo a pluralidade local.
A cidade do Rio de Janeiro possui um vasto acervo de edificações com
cúpulas e, por esse motivo, segue-se um levantamento das edificações mais
representativas, bem como estudos de casos pertencentes à cidade, os quais serão
citados em outro capítulo. Os dados dos levantamentos e as fotos a seguir foram
pesquisados no Guia da Arquitetura no Rio de Janeiro, segundo CZAJKOWSKI
(2000).
� Igreja de Nossa Senhora da Conceição e Boa-Morte
Construção: 1735.
Reformas: Séc. XIX e 1835-1853.
A edificação destaca-se pela complexidade de seu espaço interno com três naves que simulam a ocorrência de transepto e pela existência de uma cúpula octogonal. Junto à cúpula conjugam-se abóbadas de berço executadas em alvenaria, revelando um distanciamento do tradicional de nave única retangular.
74
� Igreja de Nossa Senhora Mãe dos Homens
Construção: 1758-1803.
Reformas: 1848, 1856 e 1861.
A edificação é o último exemplo de planta octogonal do período colonial. Associam em sua composição elementos característicos das igrejas de nave retangular, como a fachada plana de corpo central ladeado por torres e corredores laterais. A sua nave é coberta por cúpula com quatro lunetas.
� Igreja de Nossa Senhora da Candelária
Construção: 1775-1898.
A construção, iniciada no final do século XVIII, só foi concluída no século seguinte e por isso apresenta alguns elementos próprios do século XIX conjugados com os do projeto original, setecentista. O projeto original com nave única foi alterado para três naves com transepto, formando uma cruz latina. No cruzamento do transepto com a nave central ergue-se uma cúpula de pedra sob pendentes, que, apesar de prevista no século XVIII, só foi concluída no final do século XIX.
� Igreja de Nossa Senhora da Lapa dos Mercadores
Construção: 1753
Reformas: 1869-1873 e 1897.
A igreja representa a diversidade de partidos arquitetônicos da primeira metade do século XVIII, com nave elíptica, teto em cúpula de alvenaria e grande elaboração dos interiores. A construção sofreu algumas alterações, porém a volumetria interna não foi alterada e conservou-se a transição de dinamismo interno.
75
� Centro Cultural Banco do Brasil
Construção: 1880-1906
O edifício foi concebido também para ser uma praça de Comércio e teve projeto inicial “classicizante”, mas sofreu sucessivas alterações. Possui uma cúpula com vidro apoiada em estrutura metálica.
� Casa França-Brasil
Construção: 1820
Um dos edifícios remanescentes da obra de Grandjean de Montigny no país e tratado como um marco da arquitetura nacional. Criado para abrigar a primeira Praça do Comércio (espécie de bolsa de valores) do Rio de Janeiro, o edifício teve vários outros usos. Inspirado nas basílicas cívicas romanas, o grande espaço demonstra a versatilidade do uso interno e a síntese de uma praça cercada por pórticos dóricos, com teto abobadado e uma cúpula no salão central.
� Teatro Municipal do Rio de Janeiro
Construção: 1905-1909
O Teatro Municipal é uma espécie de síntese e um dos melhores exemplos de projeto eclético republicano para a capital do Brasil. O prédio possui uma atmosfera dramática, representada pelo conjunto de três cúpulas arrematadas com globos iluminados de vidro e a grande águia de asas abertas.
76
� Museu Nacional de Belas Artes
Construção: 1906-1908
A Escola Nacional de Belas Artes, sucessora da antiga Academia Imperial de Belas Artes, foi executada conforme o modelo da École de Beaux-Arts de Paris. O projeto original sofreu modificações por interferências políticas com o intuito de seguir os novos padrões da República. Possui três cúpulas do tipo hiperbólicas, duas nas extremidades do prédio e uma maior no centro da planta.
� Biblioteca Nacional
Construção: 1905-1910
O prédio tem como estrutura uma caixa externa de alvenaria complementada internamente com ferro. O aspecto externo é classicizante e no interior a simetria domina os espaços. O centro do prédio é coberto por uma cúpula com vitral francês.
� Supremo Tribunal Federal
Construção: 1909
Projetado para ser o Palácio Arquiepiscopal, o prédio foi comprado pelo governo brasileiro que nele instalou o Supremo Tribunal Federal, com modificações na arquitetura: coroamento, acréscimo de mais um pavimento e cúpulas simétricas e interligadas.
77
� Estação das Barcas
Construção: 1906-1911
É um conjunto de três construções. O pavilhão mais recente é o central, composto, como os demais, num estilo misto que lembra os grandes palácios de exposição. Possui um coroamento com relevos bem profundos que mesclam motivos arquitetônicos e navais. Sobre o coroamento há uma grande cúpula com um perfil peculiar. Bulbosa, composta em gomos, tem estrutura interna de ferro.
� Palácio Tiradentes
Construção: 1922-1926
O Palácio Tiradentes lembra os epígonos do neogrego germânico. A composição sobre escadaria elevada tem ao centro colunata coríntia autônoma ladeada por corpos maciços. Os interiores são intensamente decorados, merecendo destaque a sala do plenário coberta com uma cúpula de vidro.
� Hospital da Cruz Vermelha
Construção: 1919-1923
O prédio destaca-se por sua fachada curva. No corpo central os quatro andares são tratados como duas alturas gigantes. Sobre o conjunto, o grande arco tinha mais destaque antes da modificação descaracterizadora do quinto andar. Atrás da escultura de cimento, no grande arco, está a cúpula com mirante.
78
� Instituto Nacional de Educação de Surdos
Construção: 1913-1915
Esta construção palaciana é composta pelo estilo renascentista francês com imponente cobertura abobadada em escamas metálicas.
� Instituto Oswaldo Cruz
Construção: 1904-1918
O prédio foi projetado com base nos toscos croquis do próprio Oswaldo Cruz. O Instituto de Manguinhos, como também é conhecido, é o principal edifício neomourisco do Rio de Janeiro, pela qualidade e profusão de seus materiais de revestimento. O prédio tem planta em forma de “H”, quatro pavimentos avarandados coroados por duas torres cilíndricas com cúpulas de cobre.
Segundo CZAJKOWSKI (2000, p. 131), o ecletismo percorreu, na arquitetura
do Rio de Janeiro, todas as nuances possíveis de aceitação: de última novidade
arquitetônica, com influências nacionais ou internacionais, até a recente reabilitação.
Entretanto, de seu período de apogeu e da imensa quantidade de construções,
muitos edifícios ecléticos importantes foram demolidos pela “necessidade”
remodeladora de urbanização da Cidade do Rio de Janeiro. O levantamento a seguir
destaca alguns dos edifícios com cúpulas desaparecidos de maior significação.
79
� Palácio Monroe
Construção:
O palácio Monroe (praça Floriano – Centro), demolido em 1976, foi projetado para ser o Pavilhão do Brasil, exposição internacional de Saint Louis, em 1904. Terminada a mostra, recebeu a medalha de ouro de arquitetura. Com sua arquitetura imponente, era um exemplar monumental com suas cúpulas em destaque. Durante anos abrigou o Senado Nacional e teve grande importância na representação da cidade.
� Pavilhão Mourisco
Construção:
O Pavilhão Mourisco, demolido na década de 1950, foi utilizado como um bar-restaurante. Sua estrutura era metálica, recoberta e revestida por mármores, ladrilhos e estuque. Caracterizava-se pela forma bulbosa de suas cinco cúpulas douradas, tão marcantes que Mourisco é, ainda hoje, a denominação do local onde se situava.
� Ministério da agricultura
Construção:
O prédio, demolido na década de 1980, era um exemplo oficial do estilo eclético com a anunciação do estilo neocolonial no Rio de Janeiro. A cúpula no centro da construção refletia um perfil altivo ao prédio.
3 SISTEMAS CONSTRUTIVOS
3.1 CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS
Neste capítulo serão abordados arranjos estruturais, métodos construtivos
referentes aos tipos de cúpulas existentes e particularidades de algumas
construções.
O arranjo estrutural e o método construtivo variam com o tipo de cúpula a ser
estudado. Pode haver variantes devido ao material empregado. De acordo com o
tipo de cúpula, serão apresentadas as características construtivas.
Devido à literatura escassa, este trabalho tem como prioridade as
características construtivas de cúpulas feitas com tijolos ou pedras, as quais
possuem maior presença na arquitetura brasileira.
Genericamente, as cúpulas trabalham como uma rede de paralelos e
meridianos que fazem a distribuição dos esforços normais devido às cargas de peso
próprio e de revestimento.
A cúpula esférica é o tipo mais comum empregado em construções, porém há
limitações geométricas para manter a sua capacidade portante. Segundo
CASSINELLO (1969, pg.38), a cúpula esférica dita perfeita é mecanicamente
possível com aberturas de ângulos máximos de 51º; por isto existem variações da
forma, como as cúpulas rebaixadas, devido a necessidades de projeto. Contudo, há
casos em que o projetista deseja ultrapassar estes limites mecânicos e ocorre uma
mudança no arranjo estrutural e na função portante, ou seja, calcula-se uma
armação no meio da esfera. Estas necessidades se devem à existência de uma
81
divisão de faixas de tensões, pois, a partir do dito ângulo limite, os parelelos
trabalham à tração (Figura 35).
Figura 35 – Tensões na cúpula esférica. Fonte: CASSINELLO (1969), pg.38.
O detalhamento do comportamento da cúpula em relação a essas faixas de
tensões será visto no capítulo 5.
A variação das formas das cúpulas esféricas é reflexo dos métodos
construtivos executados ou materiais disponíveis. Estes métodos são conhecidos
como aparelhos construtivos.
Segundo CASSINELLO (1969, pg. 38), os aparelhos clássicos das cúpulas
esféricas construídas com tijolos ou pedras são: anular, bizantino, helicoidal, romano
e em arcos de descarga.
O aparelho anular consiste em ordenar os tijolos ou pedras em fiadas cônicas,
empilhadas umas sobre as outras, e sua inclinação é determinada por meio de um
cordel (ramo de cordas, que têm suas extremidades presas ao nível da fiada) fixado
no centro da esfera que define a superfície interna da cúpula (Figura 36).
Figura 36 – Aparelho anular. Fonte: CASSINELLO (1969), pg.38.
82
Se a abertura cônica for pequena, é possível executar a cúpula apenas com
cimbre contínuo (armação de madeira ou ferro que auxilia a modelagem executiva
de estruturas com superfícies abobadadas). Em grandes aberturas, as fiadas
inferiores se sustentam por seu próprio peso sobre a base de concreto, porém, a
partir de uma certa inclinação (de 30º em diante), é preciso manter os tijolos através
de um cordel.
Também são usados arcos de madeira que possuem abertura igual ao
diâmetro da circunferência interna, funcionando como pontos de apoio radiais e
servindo como diretrizes da superfície interna da cúpula (Figura 37).
Figura 37 – Arcos radiais. Fonte: CASSINELLO (1969), pg.39.
A finalização desta cúpula geralmente é executada com pedras, ou faz-se
uma abertura para construir, sobre o último anel, uma abertura de iluminação central
da cúpula.
O aparelho bizantino anular segue quase todas as características do aparelho
anular comum, formado por fiadas cônicas, porém suas superfícies de junta não
seguem a direção radial. Para a construção deste aparelho fazem-se necessários
cimbres e uma corda fixada no centro da esfera para fixar o perfil de sua superfície
interna. As inclinações das sucessivas fiadas são determinadas com um eixo fixado
no centro da esfera que possui marcações como 1, 2, 3..., que são medidas
variáveis para cada fiada, sendo determinadas em alienação a sua altura e com
ponto de base diametralmente oposto, fazendo com que as inclinações das fiadas
variem de 0º a 45º, diferente do que ocorre no aparelho anular comum que varia de
0º a 90º (Figura 38).
83
Figura 38 – Aparelho Bizantino. Fonte: CASSINELLO (1969), pg.40.
A finalização dessas cúpulas possui características similares aos das cúpulas
executadas através do aparelho anular comum.
O aparelho helicoidal é um sistema empregado preferencialmente em cúpulas
de grandes aberturas (ou diâmetros), por sua facilidade e rapidez de execução, pois
dispõe de trabalhos simultâneos. De forma objetiva, este aparelho é igual ao
aparelho cônico, cujas superfícies de junta, em vez de serem cônicas, são
helicoidais.
A inclinação das sucessivas fiadas pode coincidir em um ponto (aparelho
helicoidal cônico) ou deslocar-se verticalmente sobre o eixo (aparelho helicoidal
bizantino).
O sistema consiste em iniciar o conjunto de fiadas (Figura 39) com
espaçamentos uniformes, simultâneos e no mesmo sentido. Com o assentamento do
primeiro conjunto de fiadas, faz-se necessária a preocupação com o aumento da
espessura do arranjo, pois, com a chegada de uma fiada no ponto de início da
anterior, a altura do conjunto deve estar constante em toda a base. Após cada volta
completa do conjunto de fiadas são observadas a altura e a espessura do arranjo e
observa-se que a superfície interna possui um perfil helicoidal. A finalização do cume
da cúpula pode ser feita com pedra e sua forma é conseqüência do processo
helicoidal executado e do número de conjuntos de fiadas empregado.
84
Figura 39 – Base do aparelho helicoidal. Fonte: CASSINELLO (1969), pg.41.
O aparelho romano é definido por cúpulas esféricas de concreto que são
formadas por uma série de arcos de tijolos, que servem de sustentação para a
massa de concreto que preenche os setores formados pelos meridianos e paralelos
(Figura 40).
Na realidade, são abóbadas nervuradas com preenchimentos com concreto
armado. Este arranjo é a solução clássica do Pantheon de Roma, a qual está
sobreposta à superfície interna formada por caixotões.
Figura 40 – Aparelho romano. Fonte: CASSINELLO (1969), pg.42.
O aparelho em arcos de descarga consiste em construir uma série de arcos
sucessivos de descarga, uns sobre os outros, de tal forma dispostos que formam
uma superfície contínua (Figura 41). Para construir estes arcos necessita de um eixo
no centro da esfera que determina a superfície interna, não sendo necessário o uso
de cimbres.
Quando se chega a uma certa altura e os arcos se reduzem notavelmente em
amplitude, também se reduz o número de arcos na finalização.
85
Figura 41 – Aparelho em arcos de descarga. Fonte: CASSINELLO (1969), pg.43.
Com freqüência, as cúpulas de grande espessura e grande diâmetro possuem
como solução as chamadas calotas duplas, isto é, constam de uma cúpula interna
oca e de uma proteção externa. Esse arranjo tem como objetivo aumentar
consideravelmente a espessura, sem a necessidade de alterar proporcionalmente o
peso. Desse modo, a cúpula interna é construída mais rebaixada, com o objetivo de
conseguir um aspecto interior mais agradável, sendo que a cúpula exterior possui
um perfil mais esbelto. Podem-se mencionar exemplos clássicos desse tipo de
grandes cúpulas: igreja de São Pedro de Roma (Figura 42), cuja cúpula está
definida por duas calotas de revolução de geratrizes diferentes, e a Igreja de Santa
Maria das Flores de Milão, de planta ortogonal, com muros radiais atados às suas
arestas.
Figura 42 – Esboço da Catedral de São Pedro, Roma. Fonte: KOCH (1996), pg.134.
86
Muros radiais, geralmente de tijolos, enlaçam ambas as cúpulas, que desse
modo se comportam como uma unidade construtiva.
Existem também cúpulas de calota tripla e observa-se, como exemplo
clássico, a Catedral Saint Paul, de Londres, cuja primeira calota é uma cúpula
circular e a segunda é cônica e bastante deformada, para servir de apoio ao arranjo
estrutural que sustenta a cúpula externa (Figura 43).
Figura 43 – Esboço da Catedral Saint Paul, Londres. Fonte: KOCH (1996), pg.134.
Para conhecer os métodos construtivos antigos de grandes cúpulas da
antiguidade, levantaram-se ao longo do trabalho as características de projeto,
estruturais e construtivas de dois importantes monumentos da antiguidade.
Os dados pertencentes à descrição construtiva das cúpulas da antiguidade
foram pesquisados, em sua maioria, no livro “Introdução ao estudo dos tetos
abobadados”, MAYERHOFER, 1953.
� RESUMO SOBRE O MÉTODO CONSTRUTIVO DAS CÚPULAS DOS
PALÁCIOS DE FIRUZ-ABAD E DE SARVSTAN
Observando-se a construção dos palácios de Firuz-Abad e de Servistan,
percebe-se uma dominância das preocupações de ordem econômica; menor
87
atenção aos detalhes, sem, contudo perder de vista os objetivos de plástica
monumental.
As cúpulas que estão sendo analisadas cobriam salas quadradas de 13,30 m
de lado.
O palácio de Firuz-Abad mede 55,50 m de frente por 103,46 m de
profundidade (Figura 44).
Figura 44 – Corte transversal, Palácio de Firuz-Abad. Fonte: MAYERHOFER, 1953, p.25.
Penetra-se no palácio por um grande arco de plena volta, que se prolonga,
sob forma de berço (ou cilíndrica), para o interior do edifício. O pórtico assim
formado mede 13,30 m de frente por 27,40 m de profundidade; para ele se abrem
quatro salas igualmente cobertas por berços.
Esse grupo de compartimentos precede o corpo principal, formado por três
salas quadradas de 13,30 metros de lado, cobertas por cúpulas que atingem 22 m
de altura. Os berços e as cúpulas têm perfil oval; o traçado das curvas deriva do
emprego de um triângulo retângulo, cujas altura e hipotenusa estejam para a base,
tomada como a meia abertura do arco, nas razões de 3 a 5 para 4, medidas do
chamado “triângulo sagrado” egípcio, do qual Pitágoras criou seu Teorema (Figura
45).
88
Figura 45 – Geometria da cúpula. Fonte: MAYERHOFER, 1953, p. 30.
Resulta em um arco de três centros, em que a flecha é igual a duas vezes a
altura do triângulo gerador e a abertura é igual a duas vezes a sua base. A
passagem de forma quadrada da planta para a circular da base da cúpula é feita por
meio de trompas: abóbadas cônicas que suportam a cúpula nos vazios
correspondentes aos ângulos do quadrado circunscrito.
A construção foi feita com alvenaria de pedra calcárea e as paredes que
sustentam as cúpulas medem 4,70 m de espessura. As demais medem em média
3,10 m.
O palácio de Sarvistan mede 33,80 m de frente por 40,35 m de profundidade,
sendo de menores dimensões em relação ao palácio de Firuz-Abad.
A fachada principal é constituída por três arcos, repousando sobre pés
direitos decorados por colunas engastadas. Cada um desses arcos prolonga-se sob
forma de berço (ou cilíndrica).
O pórtico central, mais amplo, conduz à sala principal, que ocupa uma área
quadrada de 10,80 m de lado e é coberta por cúpula de perfil oval muito elevada,
construída sobre trompas.
89
A construção do palácio de Sarvistan foi feita com alvenaria de pedra para as
paredes e colunas e alvenaria de tijolos para as cúpulas.
As cúpulas foram construídas sem o auxílio de escoramentos. Para os
berços, procedeu-se por fatias de tijolos ao alto, coladas a primeira contra o muro
dos fundos da galeria, a segunda contra a primeira, e assim por diante, até encontrar
o muro oposto. Os tijolos medem 28 centímetros de comprimento por 25 centímetros
de largura por 8 centímetros de altura e foram endurecidos pela ação do fogo. O
assentamento de pedras e tijolos foi feito com argamassa de 2 centímetros de
espessura.
Segundo MAYERHOFER (1953, pg.32), um dos aspectos mais curiosos que
apresenta a arquitetura dos palácios de Firuz-Abad e Sarvistan é salientado por M.
Dieulafoy, na sua obra L`art antique de La Perse. O perfil oval subido das abóbadas,
além de atender às condições de estabilidade, de convir particularmente ao sistema
persa de construção direta no espaço sem auxílio de cimbres, foi certamente traçado
com intenção estética.
O perfil dos tetos curvos de Firuz-Abad – de proporção muito feliz e
construção fácil – foi estabelecido em função do triângulo sagrado dos egípcios. Em
Sarvistan, o mesmo triângulo retângulo serviu ao traçado do perfil das aberturas e
dos tetos e na determinação de quase todas as dimensões geometricamente.
Na grande sala de Sarvistan, a altura e a largura dos montantes da porta
igualam a hipotenusa CB do triângulo modular, de base AB igual a meia abertura do
vão da mesma porta: EF=EB=BC; a altura FH da parede vertical é igual à soma das
larguras da porta e de um montante; a base da cúpula situa-se a uma altura igual à
largura da sala. A altura das trompas resulta HM=EF, igual à hipotenusa CB. Para o
perfil da cúpula é mantida a mesma proporção de três de altura por quatro de base
(Figura 46).
90
Figura 46 – Traçado geométrico do projeto da cúpula. Fonte: MAYERHOFER, 1953, p. 31.
O diâmetro MN da cúpula é igual a duas vezes HI, ou seja, a largura do arco
mais a hipotenusa. A zona de altura PN, entre o piso da galeria e a nascença da
cúpula, divide-se em duas partes: a primeira, de altura PR, plana, com janelas
abertas no mesmo eixo dos arcos do pavimento térreo, é igual à altura do cateto
menor; a outra, que corresponde às trompas: RN=Pn-Pr, igual à metade do cateto
maior.
Consideram-se que as abóbadas desses monumentos são sustentadas por
espessas paredes, sem nenhum recurso a saliências ou contra-fortes exteriores,
critério que continuará seguindo a arquitetura da antiguidade.
Firus-Abad e Sarvistan encerram os germens das plantas complexas do
Oriente cristão.
� RESUMO SOBRE O MÉTODO CONSTRUTIVO DO PANTHEON
Inicialmente será feita uma descrição do histórico do arranjo estrutural do
Pantheon, com algumas medidas e elementos, para transmitir uma idéia geral do
monumento (Foto 39). Quanto aos sistemas construtivos usados, serão citados
estudos de autores que construíram teorias, já que não existe uma versão oficial dos
fatos. Após levantamento dos estudos verificou-se que há controvérsias dos grandes
91
historiadores, arquitetos e engenheiros sobre o esclarecimento da construção da
cúpula.
Foto 39 – Fachada do Pantheon, Roma.
Fonte: Disponível em < www.the-artfile.com/nl/historie/romeinen/pantheon.htm> Acesso em 18/02/05.
O espaço interior da cúpula do Pantheon mede 43,60 metros de diâmetro. A
cúpula tem na parte superior uma abertura circular de 8,90 metros de diâmetro,
servindo à iluminação e à ventilação.
A disposição dos tetos em caixões apresenta nas cúpulas uma particularidade
que não se encontra nas cúpulas de berços (cilíndricas) e tipos. Os caixotões são
dispostos por fileiras horizontais e ascendentes; mas, nas cúpulas, as fileiras
ascendentes, compreendidas cada uma entre dois meridianos, não têm a mesma
largura em todo seu desenvolvimento: diminuem de largura à medida que se elevam
os caixotões e as nervuras que os separam (Foto 40). Torna-se então necessário,
para conservar a harmonia nas diferentes partes dessa ornamentação, que as zonas
horizontais de caixotões, bem como as costelas que os separam, diminuam também
de altura.
Foto 40 – Caixotões da cúpula do Pantheon.
Fonte: Disponível em < www.framasoft.net/article3165.html> Acesso em 15/02/05.
92
No sentido de meridianos e paralelos, nervuras e costelas desenham, assim,
na superfície do intradorso, a imensa trama de faixas que se cruzam, delimitando os
caixotões. As proporções dos caixotões são impressionantes (3,50 m X 3,50 m
aproximadamente na nascença da cúpula), com as suas faces lisas e arestas vivas,
que criam o clima solene para a valorização do conjunto.
O fundo dos caixotões é emoldurado por cinco tabelas escalonadas (Figura
47). Os prismas de luz e sombra, gradativamente, diminuem de tamanho à
proporção que os degraus vão penetrando na espessura da abóbada.
Figura 47 – Vista do caixotão. Fonte: MAYERHOFER, 1953, p. 97.
As paredes cilíndricas apresentam, no interior, oito maciços iguais,
sucedendo-se a intervalos iguais: a disposição dos claros e cheios corresponde, em
planta, à divisão da circunferência em dezesseis partes iguais. Das envasaduras,
uma constitui a entrada; as demais formam nichos de planta alternadamente
retangular e circular (Figura 48).
Figura 48 – Pantheon - Planta baixa. Fonte:Disponível em <www.intranet.arc.miami.edu/rjohn/images/Pantheon.jpg> Acesso em
15/02/05.
93
O exterior do monumento não apresenta correspondência com a forma semi-
esférica do interior. O arranque da cúpula oculta-se atrás de um muro vertical,
correspondente a um terceiro pavimento de galerias circundantes, e de um ático em
degraus – executado sob forma de anéis, em número de sete, sendo o primeiro mais
alto e os outros iguais entre si. Acima dos degraus, a cúpula é estradorsada até uma
plataforma estabelecida ao redor da abertura circular, que conserva ainda pedaços
de uma rica cornija em bronze dourado. Essa plataforma, de 1,90 metros de largura,
é revestida de chapas de bronze, com 12 milímetros de espessura, de forma
trapezoidal, colocadas com as juntas convergindo para o centro do óculo.
Figura 49 – Corte do Pantheon. Fonte: Disponível em <www.rudienos.co.uk/assets/images/Pantheon> Acesso em 20/04/05.
Revestimento semelhante a esse, que data provavelmente da obra primitiva,
se estenderia ao restante da calota e seria todo ele dourado. Há indícios históricos
que o Imperador Constâncio II retirou parte desse material e o levou para a capital
do Império do Oriente. Certo é que parte da calota estava desprotegida em 684,
quando o Papa Bento II resolveu cobri-la de chumbo; que tal proteção foi renovada
por Nicolau V, depois por Urbano VIII, e subsiste ainda. O acesso à plataforma é
facultado, no eixo da fachada posterior, por degraus praticados na calota, formando
um enlace de escadas, de 95 cm de largura, revestido de chumbo como o restante
da calota.
94
O muro cilíndrico, que suporta a cúpula, apresenta exatamente um
embasamento contínuo, compreendendo soco, corpo e entablamento, e, sobre ele,
duas ordens superpostas de pilastras coríntias. Este muro foi feito com alvenaria
“grosseira”, com parâmetros de tijolos como o adobe, e tem a espessura da parede
de 6 metros, medida que se reduz a 1,80 metros, descontando-se os nichos
praticados para esse fim. Os andares do monumento assim estabelecidos medem
de altura, de baixo para cima, aproximadamente 12,40 metros, 9,30 metros e 8,30
metros.
Segundo MAYERHOFER (1953, pg.95), os estudos de Viollet-le-Duc, em
1855, foram imprescindíveis para muitas descrições e conclusões do arranjo
estrutural deste monumento, como o comportamento proposto para os muros e seus
respectivos materiais. Pode-se observar que o estabelecimento dos muros de apoio
da cúpula do Pantheon obedeceu ao seguinte critério: para se contrapor ao esforço
de derrubamento exercido pelo peso da cúpula contra os muros de apoio, estes
foram construídos com a espessura de seis metros. Porém sabe-se que, para
satisfazer a condição de não esmagamento, era desnecessária tamanha massa de
materiais. Então, houve uma aproveitamento da espessura, ou seja, fora da
passagem da curva das pressões, sendo então criados nichos de forma e disposição
conveniente estudada, obtendo-se, assim o magnífico resultado interno do
monumento e o máximo aproveitamento do material (Figura 50).
95
Figura 50 – Curva das pressões. Fonte: MAYERHOFER, 1953, p. 93.
Ainda segundo MAYERHOFER (1953, pg.97), para evitar abatimentos
desiguais e consideráveis que poderiam resultar da construção desses muros que,
além do peso próprio, deveriam suportar uma abóbada imensa, obedeceu-se às
disposições seguintes:
1ª - construíram-se grandes arcos de descarga, com duas fiadas de tijolos de
60 centímetros de altura cada uma;
96
2ª - os revestimentos foram feitos de tijolos triangulares, assentes ao baixo e
de maneira que a ponta entra no maciço e a face maior forma paramento. Essa face
maior mede 28 centímetros de comprimento;
3ª - para diminuir as possibilidades de abatimento e regularizar a distribuição
de cargas, dispuseram-se, de 1,30 m em 1,30 m, fiadas de grandes tijolos
quadrados, chamados tavolani, de 60 cm de lado e 6 cm de altura.
Dessas disposições, observa-se um engenhoso método para assegurar a
estabilidade da estrutura. A cúpula mede 5,20 m de espessura na nascença, 1,57 m
na altura do último degrau e 1,40 metros no encontro da plataforma superior. O muro
vertical e os degraus que se escondem no exterior, a nascença da cúpula, sua
espessura, o revestimento das superfícies, são tantos obstáculos e dificuldades para
que se possa determinar, com precisão, o sistema construtivo empregado.
Sabe-se que Filippo Brunelleschi, grande arquiteto do século XV, estudou
seriamente as ruínas romanas e o Pantheon, antes de iniciar a construção da cúpula
de Santa Maria Del Fiore em 1415 (Foto 41).
Foto 41 – Catedral de Santa Maria Del Fiore, Florença.
Fonte: Disponível em <www.pitoresco.com.br/escultura/brunelleschi> Acesso em08/02/05.
A construção da abóbada sobre uma enorme base octogonal fez com que
Brunelleschi planejasse um método original para a sustentação da cúpula. Então, ele
investigou o Pantheon e inventou as máquinas necessárias à construção, e
executou o projeto sem utilizar o cimbre, armação de madeira que servia de molde e
suporte a arcos e abóbadas e era retirada depois de completada a obra.
97
Brunelleschi comentou, após o estudo feito sobre o Pantheon, que, se se tratasse de
uma abóbada esférica, aconselharia o método construtivo empregado pelos
romanos no Pantheon. Contudo, infelizmente, Brunelleschi não foi mais explícito,
não divulgou o resultado dos estudos que fizera sobre a construção da maior cúpula
da antiguidade. Dos estudiosos das antiguidades romanas, foi Giambattista Piranesi
quem de mais perto investigou os materiais e processos utilizados na cúpula do
Pantheon. Reparações feitas na cobertura do monumento durante o pontificado de
Bento XIV puseram à descoberta parte das alvenarias; os andaimes estabelecidos
para o serviço permitiram o exame de superfícies.
Segundo Viollet-Le-Duc, a cúpula do Pantheon é constituída de duas
carapaças, colocadas uma sobre a outra, de modo que a primeira, construída com
auxílio de moldes, teria servido de suporte para a construção da segunda. Pode-se
observar esse processo das duas carapaças colocadas uma sobre outra sem
amarração nos arcos salientes, nos arcos de testa e mesmo nos arcos de descarga
construídos pelos romanos, que serão mostrados adiante. Esses arcos possuem a
parte central construída por fiadas de tijolos independentes. Esse método lhes fora
ensinado pela experiência para evitar rompimentos dos arcos, caso ocorressem
recalques no terreno ou falha de algum elemento estrutural de base (Figura 51).
Figura 51 – Rompimentos em arcos (A – fileira única; B – fileiras independentes). Fonte: MAYERHOFER, 1953, p. 98.
98
A partir desta pesquisa compreende-se, então, porque os arcos romanos são
quase sempre construídos em fiadas independentes: para conservar certa
elasticidade, que não teriam arcos ligados em toda sua espessura. Esse princípio,
tão simples, será melhor estudado no próximo capítulo.
As considerações principais que devem ser observadas e que possivelmente
conduziram os construtores romanos a adotar estruturas de arcos de tijolos para
suas abóbadas de concreto foram as seguintes:
� a concretagem de uma carapaça tão grande, esses moldes, empregando
tamanha quantidade de madeira, com tantas juntas e sembladuras, ficariam
muito tempo expostos às mudanças de temperatura e de umidade e
acabariam por se deformar, comprometendo a estabilidade de abóbada;
� a concretagem se faria por camadas, em balanços sucessivos. É fácil de
conceber como superfícies curvas de tão grande extensão, construídas pouco
a pouco, apresentariam, ao lado de partes perfeitamente secas que já
tivessem dado pega, partes ainda moles e, por conseguinte, compressíveis,
resultando em ruptura durante o trabalho dos operários ou após a conclusão
da obra;
� usar um número pequeno de cimbres, cuja resistência fosse baixa, pois as
próprias nervuras de tijolos eram feitas de fiadas superpostas, a primeira
executada servindo de suporte às demais.
Assim, para Viollet-Le-Duc, a disposição de caixotões que apresenta o
intradorso da cúpula do Pantheon tem função construtiva. A divisão da superfície
interior em caixotões, estabelecidos segundo meridianos e paralelos, corresponderia
à ossatura de uma primeira carapaça, feita de arcos de tijolos, sendo os fundos dos
caixotões feitos de concreto (pedras de pequenas dimensões, ligadas com
argamassa).
Ainda segundo Viollet-Le-Duc, os cimbres da cúpula do Pantheon foram
constituídos por 28 meias-tesouras, que se apoiavam sobre o respaldo dos muros
cilíndricos (Figura 52) e iam ao encontro de uma torre de carpintaria feita de 28
99
esteios, ligados na parte superior por dois fortes anéis, também feitos de peças de
madeira.
Figura 52 – Cimbres da cúpula do Pantheon. Fonte: MAYERHOFER, 1953, p. 100.
Essa disposição da torre de carpintaria foi realizada de forma semelhante, em
1945, numa cúpula em concreto armado em Karlsruche, Alemanha (Figura 53).
Figura 53 – Torre de carpintaria. Fonte: MAYERHOFER, 1953, p. 101.
Ligando esses arcos, as peças transversais apoiavam-se em suportes,
pregados nos primeiros, e recebiam, por sua vez, as outras peças, entalhadas a
meia-madeira em e conforme a Figura 54.
100
Figura 54 – Estrutura para construção da cúpula. Fonte: MAYERHOFER, 1953, p. 102.
Finalmente, restavam, portanto, os compartimentos vazios com base a base
de madeira, ou melhor, a fôrma, que se ia então concretar. Depois de estabelecidos
os escoramentos de carpintaria, os pedreiros podiam executar sem receio seu
trabalho (Figura 55). Segundo as pesquisas feitas pelo professor Chedanne, em
1892, com o propósito de estudar rachaduras na cúpula, descobriu-se que havia no
concreto escórias vulcânicas.
Figura 55 – Concretando os setores da cúpula. Fonte: MAYERHOFER, 1953, p. 102.
Construíam sobre as meias-tesouras as nervuras de tijolo, reunidas pelos
arcos, assentes sobre um arco de madeira que se retirava logo em seguida. Só
restava concretar, sobre os moldes de madeira, os diferentes planos que formaram
os fundos dos caixotões.
101
Dessa forma, estava executada uma carapaça leve e suficientemente
resistente para servir de cobertura. Porém, segundo MAYERHOFER (1953, pg.103),
os romanos a queriam mais possante: procuraram assegurar-lhes duração ilimitada
com uma segunda carapaça. Para isso, a calote dos caixotões oferecia apoio
suficiente, dispensando qualquer obra provisória. Ainda assim, os construtores
evitaram fazer pesar sobre ela toda a camada de proteção.
Da pesquisa feita nos estudos de Viollet-Le-Duc, pode-se concluir que essa
preocupação foi a motivação do sistema visto por Piranesi: parte do peso do
concreto sendo transmitida ao tambor por uma trama de arcos de tijolos (Figura 56)
judiciosamente construídos sobre a calota dos caixotões.
Figura 56 – Arcos de descarregamento. Fonte: MAYERHOFER, 1953, p. 103.
Registram-se as controvérsias dos grandes historiadores e arquitetos que se
ocuparam da construção da cúpula do Pantheon, verificando que o assunto não está
suficientemente esclarecido, tanto quanto ao arranjo estrutural, quanto ao método
construído. O processo que teria sido empregado pelos construtores do mais
arrojado e grandioso exemplo de cúpula na antiguidade continua desafiando a
argúcia dos estudiosos.
3.2 OS PRINCIPAIS MATERIAIS USADOS NAS CÚPULAS
Os materiais usados em cúpulas são empregados devido às suas
características mecânicas e físicas, bem como sua disponibilidade no local. Como
este estudo está direcionado para edificações antigas, os materiais descritos nesta
102
dissertação são os mais utilizados e clássicos da antiguidade: a madeira, como
elemento de grande flexibilidade para uso na construção, os tijolos, que trouxe a
arquitetura de terra e a pedra, através da técnica de encaixe ou com argamassa. O
cobre usado largamente em cúpulas do tipo eslava não será citado, porém sua
presença já foi levantada no item 2.4. Somente a partir da segunda metade do
século XIX, através da revolução industrial e do uso do ferro, houve um interesse
maior com os materiais metálicos e com vidros.
3.2.1 Madeira
Segundo HARRIS (1993, pg.28), a madeira é apresentada como um dos
materiais mais antigos da Terra na utilização em abrigos. Os antigos egípcios já
faziam verdadeiros bordados em suas construções com folhas vegetais.
Com a evolução de técnicas construtivas, foram sendo aperfeiçoadas
diversas formas de utilização da madeira. São conhecidas hoje inúmeras formas de
uso, que vão desde o tradicional corte da madeira maciça em tábuas, vigas, caibros,
até grandes vigas, pilares e arcos de madeira laminada usados como base para
cúpulas ou proteção de tetos. O madeiramento estrutural da cobertura, além de
determinar a forma do telhado com suas superfícies curvas, inclinadas ou planas,
sustenta seu próprio peso e cargas permanentes de outros elementos, dentro dos
limites do material.
Segundo MARAGNO (2004, pg. 68), a madeira, como material de construção,
apresenta várias qualidades que dificilmente estarão reunidas em outro material. A
madeira tem grande potencial para o uso, pois tem reservas renováveis, desde que
haja uma utilização racional e consciente. O processo, desde sua extração até o
desdobro, é praticamente não poluente, porém requer custos altos como transporte
e secagem. As dimensões estruturais de suas peças permitem que elas sejam
facilmente desdobradas em peças menores. Mesmo que a geometria das toras seja
limitada, alongadas e geralmente de seção transversal reduzida, podem ser
processadas viabilizando uma variação de formas e dimensões. A madeira é
trabalhada com ferramentas simples e pode ser utilizada várias vezes.
103
Segundo CALIL (2003, pg.70), a madeira é o primeiro material empregado
capaz de resistir tanto aos esforços de compressão como aos de tração, possui
grande resistência mecânica e baixa massa específica. Foi devido a estas
características que muitos construtores usaram madeira em tetos curvos. As lâminas
de madeira auxiliavam para as formas de arcos nas construções. Já os cimbres
eram insubstituíveis para a construção de cúpulas como a do Pantheon. Segundo
REECE (1985, pg.56), por volta de 535-537 d.C., o imperador Justiniano, com seus
arquitetos, reconstruiu a igreja de Santa Sophia de Constantinopla. Com uma cúpula
de 32,5m de diâmetro, a igreja foi construída com blocos retangulares de pedra-
pome suportados por quatro grandes arcos de madeira amarrados para possibilitar
uma área livre de 60m x 30m. Esta obra só foi superada 13 séculos mais tarde com
a construção das modernas estações de trem britânicas. No Brasil, muitas cúpulas
eram cobertas com madeira seguindo as curvaturas, com o intuito de proteger, já
que muitos interiores tinham pinturas em tetos de estuques, que também são de
madeira. Havia pó de serragem entre a superfície externa da cúpula e a cobertura de
madeira. Observa-se como exemplo do uso da madeira a cúpula em estuque da
Igreja Nossa Senhora do Carmo de Mariana, Minas Gerais, citada no Capítulo 2.
Contudo, a madeira possui desvantagens que devem ser observadas na
manutenção das construções. Como exemplo pode-se observar a vulnerabilidade
aos agentes externos, como clima, fungos, insetos xilófagos, entre outros. Sua
durabilidade é geralmente limitada, quando desprotegida. Ressalta-se que também
não é um material estável. A madeira está sempre sujeita às ações da umidade,
inchando com a absorção e retraindo com a evaporação. Embora resista bem diante
do fogo, em relação a outros materiais, é combustível, propagando as chamas. No
caso da madeira, respeitando-se suas características, pode-se elevar seu potencial
e qualidades, evitando, ao mesmo tempo, futuras patologias.
3.2.2 Adobe e tijolo maciço
O uso da terra nas construções tem sua origem na antiguidade,
principalmente em locais onde não havia opção senão usar lama (argila) na
confecção de abrigos. O homem aprendeu a utilizar a terra como material que era
devidamente modelado e, em alguns casos, associada à pedra, formava as
primitivas alvenarias. Segundo GITAHY (2004, pg.19), em dez mil anos de
104
existência, pode-se dizer que a terra foi o material de construção mais utilizado no
mundo, aparecendo nos cinco continentes.
Através dos estudos dos registros históricos, verificou-se a produção de tijolos
no antigo Egito. Devido à escassez de outros materiais, os egípcios usavam lama
para confeccionar tijolos que eram cozidos ao sol. Este tijolo é denominado como
adobe, um dos primeiros elementos de terra manipulados pelo homem. De forma
sucinta, a técnica de adobe consiste na fabricação de tijolos com uma combinação
de terras arenosas ou argilosas, com ajuda de moldes simples de madeira, utilizando
ligeiramente as mãos para moldar. Com a prática desta técnica construtiva, o
homem foi aperfeiçoando a produção e buscando melhor desempenho do material.
Através das produções, observou-se que quando o solo demonstrasse baixa
resistência para a modelagem, o desempenho e a estabilidade da construção
poderiam ser melhorados se a terra fosse associada a outro material. Desta forma,
outras técnicas, como taipa de mão e taipa de pilão, foram tão propagadas como o
adobe.
Como já foi citado, o feitio do adobe é artesanal, a terra é misturada com água
e fibras vegetais para formar uma massa que é trabalhada com os pés e mãos. A
massa ou barro resultante é moldada em fôrmas de madeira. Quando
desenformado, o bloco moldado é posto para secagem à sombra por poucos dias,
até diminuir bastante a sua umidade, de maneira lenta para não provocar trincas,
depois é levado à secagem final ao sol até adquirir uma resistência ideal para o seu
uso. A sua composição tem em média de 70% de areia e 30% de argila.
Ao longo do tempo, as necessidades se modificaram e se adaptaram a novos
materiais. Surgiu a necessidade de criar tijolos menores e conseqüentemente mais
leves, bem como diminuir o tempo de produção, logo foi iniciada a produção de
tijolos por queima, criando assim o chamado tijolo maciço.
Segundo GITAHY (2004, pg.38), no início de sua produção, o tijolo maciço
era misturado e triturado em moinhos de tração animal, sendo em seguida batidos à
mão em fôrmas de madeira, ou cortados manualmente com fios de arame. A
secagem e a queima eram nos mesmos padrões hoje aplicados nas olarias
(desintegração, primeira laminação, passagem pelo misturador, segunda laminação,
105
extrusão, secagem e queima). Atualmente sabe-se que, quanto mais homogênea for
a mistura, mais resistente a ações agressivas o tijolo será, reduzindo a possibilidade
de manifestações patológicas. A mistura para a produção de tijolo maciço é baseada
no que se chama de barro de argila magra (argila com pouca plasticidade).
A fabricação de tijolos, de uma forma geral, é uma parte muito importante no
desenvolvimento da história da construção civil no Brasil. Inicialmente o adobe era a
técnica mais simples e com maior freqüência nas construções no país. Contudo,
com as mudanças no século XIX causadas pela vinda da corte portuguesa para o
Brasil, muitas importações de culturas e técnicas começaram a fazer parte do
desenvolvimento das cidades. Novas técnicas construtivas foram desenvolvidas,
assim como novos materiais, com o objetivo de diminuição do peso das edificações
e aumento da produtividade. Neste período, muitas igrejas ainda estavam sendo
construídas e observa-se o uso de tijolos maciços tanto nas paredes como em
cúpulas. Como exemplo há a Igreja de Nossa Senhora da Lapa dos Mercadores que
possui sua cúpula principal formada por tijolos maciços e pedra.
No final do século XIX, após a Revolução Industrial, o uso da arquitetura de
terra na construção entrou em desuso, se tornando escassa na área urbana e sendo
utilizada somente no interior.
A importância de se conhecer o método construtivo que emprega o adobe e o
tijolo maciço se dá em projetos de restauração ou recuperação.
3.2.3 Pedra
A pedra é um material de construção utilizado desde os primórdios da
civilização humana, sendo considerado, entre todos os materiais, o mais nobre e
resistente. O desenvolvimento do ser humano sempre esteve ligado ao emprego de
diversos tipos de rochas em suas atividades diárias, inclusive em artefatos
rudimentares.
Segundo CROCI (2001, pg.9), a pedra, sem dúvida, é o mais forte e durável
entre os materiais de construção. Também é mais difícil de se trabalhar, o que
resultou em uma técnica mais sofisticada de emprego em paredes, colunas, arcos,
além de outros elementos.
106
A pedra foi usada para vencer vãos através de tetos curvos e transmitia
nobreza e imponência às edificações. Este material é geralmente encontrado em
construções de grande porte, ou seja, em sua maior parte, na arquitetura civil e
religiosa. Observa-se como exemplo a grande cúpula monolítica da Tumba de
Teodorico, em Ravena. A cúpula é talhada em um enorme bloco de pedra, pesando
em torno de 300.000 kgf.
A arquitetura da pedra no Brasil é bastante variada em virtude da vasta
riqueza mineral que o país possui. Segundo CARDOSO (2003, pg.34), as primeiras
pedras que foram utilizadas no Brasil foram as pedras portuguesas, vindas de
Portugal, e que foram substituídas pela matéria-prima local.
Segundo MARTINS (2003, pg.35), a alvenaria de pedra consiste na formação
de um maciço, estável e de dimensões predeterminadas, pela superposição de
pedras, podendo ser ou não ligadas por argamassa, denominadas de alvenaria de
pedra seca e alvenaria de pedra argamassada, respectivamente.
Nas alvenarias de pedra seca, ou pedra de junta seca, as pedras de
dimensões semelhantes são superpostas e convenientemente travadas, adquirindo
uma estabilidade ditada pelo seu peso próprio, sem a utilização de materiais de
ligação e de revestimento.
Nas alvenarias de pedra argamassada existe um elemento de ligação entre
as pedras que pode ser barro ou cal. Nas alvenarias de pedra e barro as pedras são
ligadas entre si por uma argamassa de barro ou de terra. Esta argamassa preenche
os vazios, distribuindo os esforços e tornando as alvenarias impermeáveis ao ar e à
água. Nas alvenarias de pedra e cal o método é semelhante ao anterior, substituindo
a argamassa utilizada, que pode ser a argamassa de cal e areia ou cal, areia e
barro. Este tipo de alvenaria tornou-se mais utilizado por apresentar melhores
características mecânicas, maior resistência e rigidez, diminuindo a espessura dos
elementos arquitetônicos.
Muitas cúpulas no Brasil foram construídas com materiais mistos, como tijolo
e pedra, bem como pedra argamassa. Observa-se como exemplo a cúpula da Igreja
de Nossa Senhora da Candelária. A cúpula, toda em pedra de lioz de Lisboa,
107
representa a principal marca visual da igreja, construída em estilo neoclássico entre
1865 e 1877.
3.3 PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS DOS MATERIAIS
Neste item listam-se as características e propriedades dos materiais citados
no item anterior, com suas respectivas variedades. O comportamento de cada
material é influenciado desde a sua origem como matéria-prima até a forma de
manipulação e emprego direcionado pelo homem.
3.3.1 Principais propriedades da madeira
A madeira é um material retirado diretamente da natureza, onde está sujeita a
diversos fatores de variação. Uma árvore pode estar sujeita a variações de clima,
umidade, recursos do solo e alterações do meio-ambiente criadas pelo homem,
como poluição, por exemplo.
� PRINCIPAIS PROPRIEDADES FÍSICAS
a) Anisotropia
A madeira é um material biodeteriorável que possui características
influenciadas por fatores externos e mecanismos internos que permitiram seu
desenvolvimento e configuração.
Segundo MARAGNO (2004, pg.73), as propriedades da madeira se diferem
em qualquer eixo ou plano que se tenha como referência (anisotropia): na direção
das fibras principais (longitudinal) ou perpendicular às fibras. Fatores externos como
as condições ambientais e os defeitos de desenvolvimento (nós, desvio de veios,
fibras torcidas), entre outros, também influenciam na constituição heterogênea e
anisotrópica deste material.
b) Umidade
A madeira possui um teor de umidade que apresenta-se como um fator
condicionante de todas as propriedades mecânicas e também da densidade
108
aparente. Segundo PFEIL (1994, pg.6), o teor de umidade é igual ao peso de água
dividido pelo peso da amostra seca na estufa.
1002
21 ×−=m
mmw
w = umidade
m1 = massa úmida
m2 = massa seca
Quando a madeira é cortada, o teor de umidade apresenta-se com teor
máximo que pode variar de 30% até 70%, de acordo com o tipo da madeira. A
quantidade de água encontrada na madeira tem sua origem na constituição do
tecido vegetal, em forma de impregnação, e nos canais do tecido lenhoso. Através
de processos de secagem, o teor de umidade da madeira vai baixando até o limite
desejado para sua utilização.
c) Absorção ou inchamento
Quando o índice de umidade da madeira é inferior ao do meio ambiente há
absorção de água (ou umidade do ar), aumentando o volume das células e, por
conseqüência, ocorre expansão.
d) Flexibilidade
A flexibilidade é uma propriedade física que algumas madeiras possuem. Esta
particularidade permite à madeira ter curvatura no sentido longitudinal, sem romper-
se. Quando elástica, a madeira volta à sua forma original tão logo cesse a força que
provocou a curvatura. A madeira úmida é mais flexível que a madeira seca.
e) Resistência ao fogo
Segundo SÁNCHEZ (1993, pg.38), o comportamento da estrutura de madeira
durante um incêndio, comparado aos outros materiais, é bastante aceitável devido
às suas características físicas. Observa-se que a madeira, durante o início de sua
exposição ao fogo, forma uma película de proteção (carbonização) que retarda o
109
processo da combustão (perda de seção de 1cm/h durante a exposição ao fogo).
Com o calor, as fibras se estendem, e, em contrapartida, a retração resultante da
desidratação, compensa esta dilação.
� PRINCIPAIS PROPRIEDADES MECÂNICAS
a) Compressão
A compressão é a propriedade mecânica que a madeira possui para resistir à
força que tende ao esmagamento de suas fibras. A compressão pode ser normal às
fibras, paralela às fibras, ou axial. Através da compressão normal às fibras são
obtidos os valores do limite de elasticidade, resistência e módulo de elasticidade.
Segundo VERÇOZA (1991, pg.133), o grau de resistência de compressão depende
da orientação do esforço, da porosidade da madeira, de sua extensão e da posição
da carga em relação aos apoios da peça, entre outros fatores. Mesmo não sendo
muito alta, a compressão na madeira oferece uma resistência aceitável. O aviso de
colapso é através do “empelotamento” na parte superior, por exemplo, em uma viga,
provocado pelo esmagamento das fibras na borda mais comprida. Na compressão
paralela às fibras ou axial pode ocorrer, por exemplo, em um pilar, ruptura por
esmagamento ou por flambagem, provocando a separação e o rompimento das
fibras. Desta forma, observa-se um esmagamento maior, e mais facilmente obtido,
no sentido perpendicular às fibras.
b) Tração
A tração é a propriedade mecânica que a madeira possui para resistir à
resultante da ação das forças em direções opostas que tendem a romper a peça. A
tração pode ser normal às fibras, paralela às fibras ou axial. Na tração normal o
esforço perpendicular “descola” as fibras, separando-as, provocando a ruptura com
alguma facilidade. Segundo VERÇOZA (1991, pg.131), a tração axial ou paralela é
resistida simultaneamente por todas as fibras, aumentando o comprimento e
reduzindo a seção transversal de suas fibras. Estas variações de contrações
transversais provocam um aumento de aderência entre as fibras, ao contrário da
compressão. Segundo PETRUCCI (1976, pg.148), dificilmente a madeira em serviço
é rompida simplesmente pela tração. Na maioria dos casos, o rompimento ocorre
pela “ação de esforços acessórios”, que resultam da interrupção das fibras pelos
110
elementos de ligação, alterações de seção e compressão por peças de ligação, que
acompanham o esforço de tração, e pelas fibras não apresentarem orientação
perfeitamente paralela à força aplicada. Desta forma, os esforços acessórios podem
ocasionar rompimento da madeira por fendilhamento, cisalhamento ou por
compressão normal.
c) Flexão
Existem dois tipos de flexões na madeira: a estática e a dinâmica, ou
resiliência. A flexão estática é o trabalho imposto a uma determinada peça, apoiada
em dois pontos, que depende do vão, da extensão da carga, da sua distribuição,
posição, entre outros. A flexão dinâmica ou resiliência é a propriedade que
determinadas madeiras possuem de suportar esforços mecânicos ou choques.
Segundo MARAGNO (2004, pg.84), a madeira apresenta resiliência mínima quando
o esforço dinâmico é dirigido no sentido transversal das fibras, e máxima quando
dirigido no sentido axial das fibras.
d) Cisalhamento
Na madeira, o cisalhamento é a separação das fibras, provocando o
deslizamento de um plano sobre o outro. O caso mais comum de cisalhamento na
madeira é quando os esforços cortantes se desenvolvem paralelamente às fibras,
sendo a resistência mínima.
e) Fendilhamento
O fendilhamento se define como a facilidade de separação das fibras da
madeira no sentido longitudinal, vencendo a força de coesão existente entre elas
(esforço normal às fibras). Embora as fibras sejam separadas por pressão, estas não
são rompidas.
f) Elasticidade
A elasticidade é a propriedade mecânica que a madeira e outros materiais
possuem de se deformar, sob determinadas condições, proporcionalmente à
intensidade de carga aplicada, retornando à sua forma original ao término da
111
aplicação da força. Os módulos de elasticidade da madeira dependem do tipo e da
direção da solicitação em relação às fibras.
� PRINCIPAIS PROPRIEDADES QUÍMICAS
A madeira é composta totalmente por elementos orgânicos (celulose-50%,
lignina-30% e resina, amido, açúcares-20%) que se dividem em elementos
essenciais (carbono-46%, oxigênio-37,5%, hidrogênio-5,5% e nitrogênio-1%) e
outros elementos (corpos simples e corpos minerais). É importante ressaltar que a
lignina é o aglomerante responsável pela união entre as células, tornando-as
resistentes às solicitações mecânicas e “reduzindo a absorção de umidade”.
3.3.2 Principais propriedades dos tijolos de terra.
Segundo FERRAZ (2004, pg.6), o uso da terra crua como material de
construção remonta às civilizações primitivas e, no caso do adobe, pode ser
considerado como um dos primeiros materiais de construção usados pelo homem. O
tijolo maciço também foi empregado desde a antiguidade, ou seja, é uma técnica de
construção antiga. A variedade dos tipos de solo e métodos de produção faz com
que as propriedades do adobe e do tijolo maciço sejam totalmente diferentes de
amostra para amostra.
O solo pode ser entendido sob diversos aspectos. Na geologia, ele pode ser o
produto do intemperismo físico e químico das rochas. Segundo SALOMÃO (1998, pg
15), sob o enfoque da agronomia, o solo é uma camada superficial de terra arável,
possuidora de vida microbiana, ou ainda, na Engenharia Civil, ele é um material
escavável, que perde sua resistência quando entra em contato com a água.
De forma geral, o solo pode ser caracterizado como um sistema disperso
formado por três partes: sólido, líquido e gasoso. Segundo CAPUTO (1998, pg.40), o
solo é um material constituído por um conjunto de partículas sólidas, deixando entre
si vazios que poderão estar parcialmente ou totalmente preenchidos pela água.
Logo, ao fazer a análise de um solo que será empregado em construção, deverá ser
verificada sua constituição física e química. Segundo FERRAZ (1995, pg.13), ao
analisar o solo para construções deve-se observar sua composição quanto aos
teores de areia (média, grossa e fina), silte, argila, e, às vezes, identifica-se o tipo de
112
argilo-mineral predominante na argila. Um solo classificado como bem graduado é
aquele que apresenta em sua granulometria grãos de diversos tamanhos, da areia
grossa até a argila.
Segundo GITAHY (2004, pg.31), na maioria dos casos, para trabalhar em
construções, faz-se necessário a estabilização do solo para corrigir a granulometria
e a plasticidade. Neste caso, são adicionadas substâncias que confiram maior
coesão entre os grãos, reduzindo a sensibilidade à água e aumentando a resistência
mecânica.
Ao longo dos anos, vários materiais têm sido utilizados para a estabilização
dos solos. Segundo FERRAZ (1994, pg.14), estes materiais podem ser de diferentes
origens, como as fibras vegetais, resíduos industriais, agregados, óleo vegetal, cal,
betume e cimento. Através de testes realizados em laboratório foi observado que a
vantagem do uso de fibras, como, por exemplo, a palha, associada à areia grossa,
quando necessário, é o controle eficiente de microfissuras, e melhora da resistência
à compressão dos adobes.
Ainda segundo GITAHY (2004, pg.44), pode-se concluir que as anomalias
mais comuns nesses materiais são as favorecidas pelo meio úmido. A penetração da
água é freqüente porque a estrutura porosa facilita sua fixação e transferência.
Esses materiais podem ser visualizados como uma massa sólida, contendo no seu
interior uma rede de galerias de traçado irregular, formada pelos poros. Logo, os
materiais que constituem essas alvenarias têm como principais características a
higroscopicidade e a porosidade.
De uma forma geral, o tijolo e o adobe são caracterizados por sua baixa
resistência à água, porém a forma como são produzidos os fazem reagir de formas
diferentes diante de algumas situações e no desenvolvimento de ensaios como a
resistência à compressão.
3.3.3 Principais propriedades da pedra.
A pedra é um material oferecido pela natureza de forma definitiva, que possui
propriedades para aplicações que lhe são peculiares em obras executadas pela
civilização humana. O emprego variado de rochas sempre esteve presente na vida
113
do homem, desde a sua origem como primeiro abrigo (cavernas). Atualmente a
sociedade ainda depende das rochas e seus recursos minerais, seja em
construções, como a fabricação do cimento, seja em combustíveis, como o petróleo,
entre outros. Segundo ROCHA (2001, pg.32), as rochas são agregados naturais de
um ou mais minerais, que por sua vez são definidos como toda substância
inorgânica natural de composição química e estruturas definidas. As rochas
presentes tanto na superfície da terra como no seu subsolo são divididas e
classificadas por sua formação: magmáticas ou ígneas, sedimentares e
metamórficas.
� PRINCIPAIS PROPRIEDADES FÍSICAS
a) Porosidade
A porosidade é uma propriedade física das rochas de conter espaços vazios,
sendo medida, percentualmente, como a relação entre o volume dos vazios e o
volume total da rocha. As rochas que possuem um alto percentual de porosidade,
são, em geral, pouco resistente à compressão, pois quanto maiores e mais
numerosos forem os poros, tanto mais finas e menos resistentes serão as capas
envoltórias da pedra sólida.
b) Dureza
A dureza de um mineral qualquer vem expressa em número por meio da
escala de MOHS e cada mineral relacionado nessa escala risca todos os minerais
de número menor e não risca os de número maior. Como as rochas são formadas
por vários minerais, a determinação da dureza é complexa.
c) Absorção ou higroscopicidade
A absorção é a propriedade física que as pedras possuem pela qual uma
certa quantidade de líquido é capaz de ocupar os vazios de uma rocha, ou parte
desses vazios. A absorção é medida em percentual e varia por ações físicas.
114
d) Elasticidade
A elasticidade é a propriedade física que um corpo possui de voltar à posição
original após ser submetido a um carregamento e se deformar. No caso das rochas,
raramente um corpo de prova retorna às suas dimensões e forma iniciais, guardando
sempre consigo uma deformação plástica ou irreversível.
e) Adesão e aderência
Segundo CAVALCANTI (1951, pg.45), a adesão refere-se à maior ou menor
aptidão da pedra em deixar-se ligar por uma argamassa. A adesão é uma
propriedade resultante da ação química dos aglomerantes, pelas afinidades dos
materiais em contato durante a pega. A aderência provém da ação mecânica
desenvolvida pelo endurecimento da argamassa nas saliências e reentrâncias da
pedra, a qual ela se adapta e se incorpora. As pedras têm maior ou menor adesão
com as argamassas de acordo com os materiais residuais na superfície da pedra. Já
a aderência varia de acordo com a fratura (aspecto da superfície de acordo com a
extração) e a porosidade, sendo que as pedras de fratura áspera e irregular
possuem melhor aderência. A avaliação da qualidade de aderência é feita através
do esforço de tração necessário para separar a pedra da argamassa.
� PRINCIPAIS PROPRIEDADES MECÂNICAS
a) Resistência à compressão
Segundo CHIOSSI (1975, pg. 214), a resistência à compressão das rochas
apresenta uma grande variabilidade de resultados, dada a complexidade de
constituintes minerais, fissuramentos oriundos da extração ou formação, umidade e
outros fatores. Devem ser feitos muitos testes com cuidados técnicos para exprimir
uma média da propriedade. Geralmente, as rochas possuem alguns resultados em
comum: quanto mais forte for o ligamento entre os cristais, maior a resistência à
compressão. As rochas silicificadas têm maior resistência e os corpos de prova com
compressão perpendicular ao plano de estratificação apresentam maior resistência à
compressão.
115
b) Resistência ao choque
É a resistência que uma rocha oferece ao impacto de um peso que cai de
uma certa altura, sendo medida pelo produto do peso pela altura de queda, que
causa a ruptura do corpo de prova. Esta propriedade é importante na área de bens
históricos, pois este conhecimento influi na determinação do tipo de uso que se dará
ao bem. As novas sobrecargas, tanto permanentes quanto temporárias, que
porventura sejam solicitadas à antiga estrutura, deverão ser previamente estudadas
e determinadas de forma a garantir a integridade e a durabilidade do monumento.
c) Resistência ao desgaste
Há dois tipos de resistência ao desgaste: por atrito mútuo e por abrasão. A
resistência ao desgaste por atrito mútuo é a resistência que a rocha apresenta, sob
a forma de agregado, quando submetida a atrito mútuo de seus fragmentos, porém
em alguns ensaios adiciona-se uma carga abrasiva de esferas de ferro fundido ou
aço para observar o grau de resistência. A resistência ao desgaste por abrasão,
como o próprio nome diz, é a resistência que uma rocha apresenta quando
submetida à abrasão de materiais abrasivos especificados. Esta propriedade tem
importância especial quando a rocha for empregada sob a forma de pavimento,
como no caso de pavimentos históricos com pedras.
d) Resistência à tração
A resistência à tração nas rochas é função da coesão e da textura da pedra,
ao contrário da resistência à compressão, que depende da resistência individual dos
elementos constituintes. Segundo ROCHA (2001, pg.83), as pedras resistem mal à
tração, que atinge, no máximo, 5% do valor de sua resistência à compressão, sendo,
por esse motivo, evitado o emprego da pedra nos elementos da construção que
devem resistir à tração.
e) Resistência à flexão
Esta resistência pode ser observada quando a pedra é aplicada apoiada nas
duas extremidades (vergas, arquitraves, capas de bueiro) ou numa das
extremidades (consolos, cornijas) e ocorre o esforço de flexão, que depende da
direção da carga em relação aos planos de estratificação, do estado de alteração da
116
pedra, da presença de fissuras latentes, da umidade contida na pedra e outros.
Segundo FORSTER (1972, pg.78), a resistência à flexão das pedras oscila entre 1/9
e 1/16 da resistência à compressão.
f) Resistência ao cisalhamento
Segundo SOARES (2004, pg.121), a resistência ao cisalhamento das pedras
é, em média, 1/15 da resistência à compressão, sendo por conseguinte maior que a
resistência à tração e, geralmente, menor que a resistência à flexão.
� PRINCIPAIS PROPRIEDADES QUÍMICAS
As propriedades químicas de uma rocha podem ter uma grande variação
devido a seus elementos constituintes, ou seja, sua composição química pode variar
de amostra para amostra. Os componentes de uma rocha devem ser quimicamente
inertes para que haja um melhor aproveitamento do material.
4 SINTOMAS PATOLÓGICOS E TÉCNICAS DE RESTAURO
Após o estudo dos principais métodos construtivos, materiais mais usados em
cúpulas e suas respectivas propriedades, este capítulo propõe um estudo das
patologias recorrentes nesse elemento arquitetônico, e das técnicas utilizadas para o
restauro.
A identificação de uma patologia pode representar modificações nos sistemas
funcionais e estruturais de uma edificação. De forma objetiva, patologias são danos
encontrados em antigas e modernas edificações. No caso de edificações antigas, o
principal responsável pela deterioração é a falta de manutenção preventiva dos
imóveis visando sua preservação. Das experiências de intervenções em edificações
antigas, sabe-se que não basta apenas um detalhamento apropriado do arranjo
estrutural do prédio, mas também um programa de manutenção no funcionamento
do uso. Segundo DE SOUZA & RIPPER (1998, pg.21), a manutenção é um conjunto
de rotinas que tem como objetivo o prolongamento da vida útil da obra, a um custo
compensador.
Ainda segundo DE SOUZA & RIPPER (1998, pg.14), o estudo das patologias
em edificações tem como objetivo o estudo das origens, formas de manifestações,
conseqüências e mecanismos de ocorrência das falhas e degradação da
construção.
Atualmente, houve um aumento de interesse pelo estudo de danos em
construções, já que há um número maior de acidentes estruturais em edificações de
diferentes tipos em vários locais do mundo. Nas últimas três décadas, a Engenharia
Civil procura, por diversos meios, uma maior durabilidade para suas obras e
soluções de recuperação. O maior objetivo é determinar as técnicas e
procedimentos de projeto, construção e manutenção que proporcionem maior vida
118
útil, convivendo com todos os agentes patológicos, ou seja, impeçam a penetração
de substâncias agressivas, que reduzem a durabilidade, e evitem erros executivos. A
descoberta desses caminhos só é feita através de diagnósticos descritivos e
precisos. Nessa fase, as patologias seguem-se mais detalhadas, sendo mensuradas
e quantificadas, para que os procedimentos de tratamento mais adequados possam
ser indicados.
As causas que provocam a deterioração das estruturas podem ser humanas,
naturais ou acidentais.
As causas por falhas humanas podem ser ocasionadas durante a concepção
(projeto), no planejamento sobre o emprego de materiais, durante a execução da
obra ou durante o uso da edificação.
As causas naturais são originadas pela própria natureza e composição dos
materiais utilizados, fatores inerentes à própria matéria constituinte, e podem ser
detectadas numa situação específica de ambiente e esforços aplicados.
As causas acidentais são as que, embora possíveis teoricamente e,
previsíveis estatisticamente, as possibilidades de ocorrência são restritas.
As causas de deterioração têm origens diferenciadas: física, mecânica,
química ou biológica. Essas origens podem ser classificadas em dois tipos:
extrínseca (ou exógena) e intrínseca (endógena), segundo os conceitos usados em
estudos de patologias em materiais e estruturas.
O organograma, a seguir, exemplifica a relação de reciprocidade entre a
durabilidade e desempenho tendo como um dos fatores com maior índice de
degradação, a umidade. Esta figura foi revisada pela Mestre Andréa Souza
MARAGNO no livro segundo DE SOUZA e RIPPER (1998, pg.20) (Figura 57).
119
MANUTENÇÃO
UMIDADEUm dos principais agentes facilitadores de patologias
DETERIORAÇÃO DO MATERIAL
EXECUÇÃOMATERIALPROJETO
BIOLÓGICAQUÍMICAFÍSICA
DURABILIDADE
RESISTÊNCIA SOLIDEZ CONFORTO
ESTÉTICASERVICIBILIDADESEGURANÇA
DESEMPENHO
MANUTENÇÃO
UMIDADEUm dos principais agentes facilitadores de patologias
DETERIORAÇÃO DO MATERIAL
EXECUÇÃOMATERIALPROJETO
BIOLÓGICAQUÍMICAFÍSICA
DURABILIDADE
RESISTÊNCIA SOLIDEZ CONFORTO
ESTÉTICASERVICIBILIDADESEGURANÇA
DESEMPENHO
Figura 57 – Reciprocidade entre o desempenho e a durabilidade. Fonte: MARAGNO, 2004, pg.94.
Como as cúpulas estudadas possuem materiais diversificados, houve também
uma preocupação em tentar levantar o maior número possível de patologias
identificadas em bibliografia específica, como também em visitas realizadas ao longo
do trabalho a igrejas na cidade do Rio de Janeiro.
4.1 DESEMPENHO E DURABILIDADE
Faz-se necessário conhecer o conceito de desempenho e durabilidade de um
material para que haja uma consistente escolha e correto emprego na obra, pois
desta forma há um aproveitamento da vida útil do material, dentro de um sistema de
manutenção. Segundo DE SOUZA & RIPPER (1998, pg.19), entende-se por
durabilidade o parâmetro que relaciona a aplicação das características de
deterioração do material a uma determinada construção, particularizando-a pela
avaliação da resposta que dará aos efeitos da agressividade ambiental, e definindo,
então, a vida útil da mesma.
Com relação à madeira, a durabilidade pode ser influenciada pela própria
constituição e exposição no ambiente de origem ou durante a extração e manuseio
do material. As estruturas de madeira possuem necessidade de prevenção quanto a
120
agentes biodeterioradores ou ambientais que possuem ação facilitada pelo teor de
umidade, presente neste material. Segundo MARAGNO (2004, pg.35), além da
resistência natural, o teor de umidade da madeira condiciona também a ocorrência
de lesões como fendilhamentos/ rachaduras e abaulamentos, com a possibilidade de
comprometer o desempenho e a vida útil da estrutura.
Quanto ao adobe e o tijolo maciço, a durabilidade é reconhecida pela
continuidade de métodos construtivos com este material desde a antiguidade e por
testes laboratoriais que descrevem um bom desempenho. Entretanto, este material
construtivo depende do material de composição do solo original (matéria orgânica,
argila, sedimentos) e, com maior enfoque, do processo de fabricação, como também
da manutenção da edificação. Segundo GITAHY (2004, pg.85), a água é o elemento
central do processo de caracterização da umidade e sua penetração nos tijolos de
terra tem como conseqüência a deterioração do material, influenciando o
desempenho do mesmo.
A durabilidade de uma rocha é entendida como sendo a resistência da rocha
à ação do tempo, situação muito bem elucidada pelos exemplos de construções
desde os primórdios, que permanecem até os dias atuais. A observação da
porosidade em pedras ganha enfoque quando a preocupação é durabilidade.
Segundo CAVALCANTI (1951, pg. 120), por mais que as partículas minerais ou os
elementos sólidos estejam unidos, há sempre poros ou interstícios, através dos
quais a água e os gases tendem a deteriorar e a destruir a pedra. Logo, as
características, a quantidade total, a distribuição e a porcentagem dos poros de
diferentes tamanhos indicam a durabilidade da pedra e influem nas suas diversas
propriedades. Outra característica da pedra que influi na sua durabilidade é sua
granulação e homogeneidade. De uma forma geral, quanto mais homogênea for a
pedra e mais fina a sua granulação, maior resistência aos esforços mecânicos e
maior durabilidade, pois a pedra se torna mais densa, e, por conseqüência, menos
porosa.
Através da figura Figura 58, observa-se um organograma que ilustra desde as
primeiras etapas pelas quais o material passa, a ação de agentes que favorecem a
deterioração, as classificações destes danos, até aos fatores determinantes de
desempenho.
121
EX
TR
ÍNS
EC
AMECÂNICA /
FÍSICA
HUMANO
NATURAL
CLASSIFICAÇÃO
ACIDENTAL
ORIGEM CAUSA
FATOR
HUMANO
ACIDENTAL
NATURALQUÍMICA
BIOLÓGICA NATURAL
MECÂNICA / FÍSICA
HUMANO
NATURALQUÍMICA
BIOLÓGICA NATURAL
INT
RÍN
SE
CA
CAUSAS DE ORIGENS EXTRÍNSECA E INTRÍNSECA
EX
TR
ÍNS
EC
AMECÂNICA /
FÍSICA
HUMANO
NATURAL
CLASSIFICAÇÃO
ACIDENTAL
ORIGEM CAUSA
FATOR
HUMANO
ACIDENTAL
NATURALQUÍMICA
BIOLÓGICA NATURAL
MECÂNICA / FÍSICA
HUMANO
NATURALQUÍMICA
BIOLÓGICA NATURAL
INT
RÍN
SE
CA
CAUSAS DE ORIGENS EXTRÍNSECA E INTRÍNSECA
Figura 58 – Causas de origens extrínseca e intrínseca. Fonte: MARAGNO, 2004, pg.97.
Observa-se então que a deterioração obedece a um processo que pode ter
origens físicas, químicas ou biológicas, e que, favorecida pelas condições
ambientais de inserção, se desenvolve em matérias que não apresentem resistência
às agressividades do agente ou processo em atuação.
A seguir serão apresentadas e discutidas as causas das anomalias presentes
nas cúpulas, que foram sistematizadas conforme suas origens intrínsecas e
extrínsecas, baseados em pesquisa bibliográfica e visitações. Um dos fatores
relevantes foi a consideração das manifestações de maior incidência e suas
possíveis causas. O estudo terá uma forma mais ampla em relação à sistematização
122
das origens das patologias, pois o enfoque deste trabalho é a verificação
generalizada de anomalias em cúpulas e não o detalhamento minucioso dos
materiais em questão. Faz-se necessário registrar a escassez de bibliografia nesta
área.
4.2 AS CAUSAS DAS PATOLOGIAS EM CÚPULAS
A patologia das estruturas engloba o estudo das formas de manifestação, das
causas e dos efeitos das “doenças” ou deterioração da estrutura. É relevante
lembrar que, para haver uma intervenção correta, faz-se necessário um
conhecimento das técnicas e dos materiais empregados, bem como um
levantamento de patologias mais freqüentes, para um melhor diagnóstico em um
projeto de restauração.
Os principais efeitos dos problemas patológicos que conduzem à deterioração
das cúpulas são:
� degradação da aparência da estrutura, em função das manchas,
eflorescências, estalactites e fissuras, além de deformações excessivas na
estrutura;
� perda de rigidez e resistência da estrutura, em função da presença de
fissuras, do destacamento ou desagregação do material ou de corrosão;
� diminuição da vida útil da estrutura, quando os efeitos anteriores citados
atingem um nível de comprometimento que impedem a continuação do uso da
estrutura.
4.2.1 Causas das patologias em cúpulas de madeira
Após a inspeção e levantamento qualitativo de uma edificação, ao ser
constatada a patologia (ou anomalia) na estrutura de madeira, o principal passo é
entender quais foram as causas que propiciaram o seu surgimento.
O conhecimento das causas e origens de patologias em cúpulas poderá
determinar os procedimentos de reparo e prevenções como forma de garantia,
mesmo por tempo determinado, para o prolongamento da vida útil da estrutura.
123
4.2.1.1 Causas intrínsecas
As causas de origem intrínseca dos processos de deterioração, relacionados
às estruturas de madeira, podem ser definidas como as que são inerentes à própria
matéria constituinte da estrutura. As anomalias podem ser decorrentes de defeitos
surgidos no desenvolvimento da árvore ou ambientação do material, como nós e
fibras retorcidas, podem ocorrer em função da vida útil da madeira, falha de
estocagem do material, falhas durante a execução da estrutura, e outros.
� Origem química / biológica – Causa de fator natural: decomposição
Uma das causas de fator natural que mais preocupa os profissionais ao
utilizar a madeira é a velocidade do seu processo de deterioração. Embora, este
processo seja comum a todos os materiais de construção, a decomposição na
madeira é mais rápido e prejudicial, pois a sua constituição é matéria orgânica.
Como exemplo de apodrecimento da madeira, observa-se a fermentação da seiva,
de natureza química, que ocorre com a alteração de sua composição química e esta,
por sua vez, é desencadeada por fungos e bactérias (biodeterioração) no meio
ambiente original ou em uso. A deterioração da madeira em estruturas de cúpulas é
muito comum, pois, geralmente, não há um acompanhamento ou manutenção
destes elementos. Analisando o arranjo estrutural destes imóveis históricos pode-se
observar a falta de acesso às cúpulas, bem como a falta de ventilação e luz,
propiciando um ambiente confortável para agentes biológicos. A decomposição na
madeira pode ser interrompida pela eliminação de sua causa, porém os estragos são
irreversíveis na matéria, sendo necessária a reposição da mesma.
� Origem física / mecânica – Causa de fator humano: produção
O processo de produção e utilização da madeira visa a preservação da
durabilidade e manutenção das propriedades físicas e mecânicas para um melhor
aproveitamento durante o uso. No entanto, algumas medidas de prevenção são
adotadas para evitar a deterioração, como a escolha da época e idade do corte e o
desdobro. O corte da madeira sofre variantes específicas, pois a idade ideal é
escolhida de acordo com a espécie e condições ambientais em que se encontram. A
melhor época de corte é quando a atividade da seiva é quase nula (matéria viva da
madeira), o que normalmente ocorre nos meses mais frios. Esse planejamento
124
previne o ataque de insetos, já que a seiva é um atrativo. O desdobro da madeira
também é um fator importante na escolha deste material, pois no corte ocorre um
desequilíbrio do sistema de fibras mantidas por sistemas de forças. Então, deverá
verificar-se a disposição da peça no conjunto do sistema de forças original para um
aproveitamento das deformações ocorridas.
Uma patologia muito observada em cúpulas de madeira ou com arranjo
estrutural deste material são os abaulamentos acentuados, ou seja, convexidades
que não estavam no projeto arquitetônico original. Essas alterações prejudicam a
visão estética do teto e desfiguram pinturas e decorações presentes, impedindo a
leitura correta do bem. Essas deformações excessivas são decorrentes da rápida
secagem das peças de madeira, com contração das fibras periféricas, enquanto as
do interior se mantêm úmidas, podendo então gerar tensões, inclusive ao longo do
uso. Além do processo de secagem, podem também se manifestar por esforços
excessivos. Existem quatro tipos de abaulamentos: encanoamento – a peça de
madeira se deforma no sentido transversal, tomando a forma de uma calha;
empenamento – no sentido longitudinal é caracterizado pelo afastamento de uma
face da peça em relação ao plano que une uma extremidade à outra da peça;
arqueadura – ocorre quando a peça entorta sem sair do plano, flexionando no
sentido da largura; torção – o abaulamento torcido ocorre principalmente em madeira
proveniente de árvores que apresentam grã espiralada .
� Origem física / mecânica – Causa de fator humano: execução
Os problemas decorrentes da execução de uma estrutura da madeira podem
causar grandes prejuízos (custos elevados), durante ou após a construção, como
também riscos para a utilização do imóvel. Em muitos casos, a falta de qualificação
profissional de quem executa e a habilitação de quem fiscaliza podem resultar em
conseqüências desastrosas, como o início de grandes sintomas patológicos
progressivos. A utilização incorreta dos materiais e procedimentos inadequados são
fatores complexos que dificultam o levantamento e classificação das origens das
patologias. Um material empregado de forma errônea pode ser a causa de uma
patologia, porém existe a chance de haver incompatibilidade de projetos, com falhas,
ou mal detalhados, gerando interpretações múltiplas ou incorretas.
125
4.2.1.2 Causas extrínsecas
As causas de origem extrínseca dos processos de deterioração, relacionados
às estruturas de madeira, podem ser descritas como não pertencentes à estrutura ou
à matéria de que é composta, ou seja, ocorrem induzidas por agentes, como o
ataque de insetos, intempéries, uso inadequado, vandalismo ou acidentes, como
será visto a seguir.
� Origem física / mecânica / química – Causa de fator humano: concepção do
projeto
Um projeto de qualidade, original ou de intervenção, permite um correto
planejamento e uma visualização antecipada do resultado final, ocasionando as
melhores escolhas para uma efetiva implantação. É importante lembrar que obras de
intervenções em edificações antigas não podem ser planejadas inteiramente no
escritório, pois há um universo complexo de informações físicas, mecânicas e
químicas que vão alterar o percurso da obra. Segundo OLIVEIRA (2003, pg. 68), um
projeto de intervenção em edificações antigas, mesmo que extremamente detalhado,
só apresenta diretrizes fundamentais, que vão ter que se adaptar à realidade do
monumento. Considerando os aspectos multidisciplinares que esta área exige e a
dificuldade de verbas para estas intervenções, faz-se necessário a formulação de
um projeto bem elaborado, com uma pesquisa profunda de métodos e materiais,
principalmente com a previsão de reforço estrutural. Desta forma, consegue-se
oferecer condicionantes fundamentais para a elaboração do orçamento e da
execução, obtendo por resultado a situação mais próxima do pretendido e
contratado, respeitando as características e a integridade históricas da edificação.
Há grandes problemas observados por pessoas da área e através de visitas
nas edificações antigas. Uma delas é a avaliação das cargas do madeiramento, ou
seja, ocorrem erros de cálculo para escoramento de estruturas de madeira em
cúpulas para realizar intervenções e manutenções. Outro problema são as análises
de cargas incorretas para o uso do imóvel, colocando em risco a segurança dos
usuários.
Outras patologias podem estar vinculadas à concepção de projeto estrutural
em cúpulas de madeira, como as deformações por tensões, ocorrendo fissuras e
126
deformações. Estas fissuras, sempre paralelas às fibras (exceto por excesso de
tração), podem ter como causas: o excesso de compressão; excesso de torção;
fendilhamento por excesso, ou má disposição de pregos ou parafusos na montagem
da cúpula e ruptura por excesso de tração, ocasionando fissuras perpendiculares às
fibras. Já as deformações permanentes podem ser causadas por esforços
excessivos, como: peça sub dimensionada em seção, deslocamentos por excesso
de cargas e esmagamento de elementos construtivos por excesso de compressão.
Geralmente, as tensões presentes nestes casos podem ser aliviadas por reforços
(normalmente metálicos) ou diminuição do peso com trocas de material, porém não
existe como reverter completamente as deformações.
Um problema presente na maioria dos imóveis históricos que possuam
cúpulas é a falta de acesso e circulação do elemento. Como já foi citada, a
manutenção é a condição fundamental na preservação da edificação. Dessa forma,
cabe ao engenheiro ou arquiteto responsável pelo projeto prever e planejar as
condições de acessibilidade segura ao local, para adequadas vistorias e espaço
técnico (uso de ferramentas e instalações para a intervenção). Deste planejamento,
deve-se criar um manual de conservação da edificação.
A falha no planejamento de drenagem de águas pluviais é um fator presente
em muitos casos de apodrecimento de material, pois há infiltração direta de água
incidindo sobre a cúpula. Esta situação traz degradação diretamente para o material
de sustentação da cúpula, bem como manchas e destruição do revestimento interno
da cúpula. Faz-se necessário o planejamento em projeto de calhas e ralos, como
também um plano de manutenção dos mesmos. A umidade do ar atinge também os
materiais expostos.
� Origem física / mecânica / química – Causa de fator humano: O uso e a
manutenção e uso
Os problemas decorrentes de falhas na manutenção e ações indevidas
durante o uso podem causar graves patologias. Estes fatores, em parte, resultam do
descaso dos proprietários ou usuários em relação ao papel histórico que a
edificação possui. Outra parte provém da adequada conservação que o bem
necessita para o prolongamento da sua vida útil.
127
Algumas vezes, o usuário preocupa-se em consertar o dano após a
constatação do mesmo ou assusta-se ao descobrir o estado avançado de
deterioração. Contudo, os reparos, reforços e alterações são realizados por pessoas
sem o preparo suficiente, tanto para a análise, quanto para a execução, ressaltando
também os cuidados referentes aos riscos de aplicação de produtos químicos. Essas
situações são constantes em relação à madeira, pois o conhecimento deste material
é dado como popular e de simples características. No entanto, essas intervenções
devem ser feitos por técnicos especializados e serem executadas com planejamento
e segurança.
O uso inadequado da edificação pode acarretar grandes danos, pois a
construção pode ficar exposta a condições físicas para as quais não foram
projetadas, por exemplo, reuniões com muitas pessoas concentradas em um dos
espaços.
� Origem física / mecânica / química – Causa de fator humano: vandalismo
O vandalismo é uma ação grave, muito freqüente em monumentos históricos.
Por se tratar de lugares altos e diferenciais na arquitetura urbana, muitas cúpulas
são alvo desta depredação. São incluídos como atos de vandalismo as pichações,
incêndios provocados e retirada de elementos do próprio madeiramento. O problema
do incêndio com origem química é uma grande preocupação no caso de cúpulas de
madeira, pois os estragos podem ser irreversíveis. No caso de edificações
abandonadas ou sem segurança, observa-se a retirada de materiais para uso em
obras ou simplesmente pelo prazer.
� Origem física / mecânica / química – Causa de fator natural: fatores
meteorológicos
As exposições diárias da madeira às variações de temperaturas e umidade
relativa do ar podem provocar, a longo prazo, comprometimento do material. Em
função destes fatores ocorrem alterações no teor de umidade da própria madeira e,
por conseqüência, mudanças nas dimensões e na qualidade das peças, colocando
em risco o funcionamento estrutural e estético da cúpula ou elemento estrutural.
Segundo MARAGNO (2004, pg.121), a aplicação de vernizes, ceras ou tintas,
embora retardem, não evitam estas trocas de umidade. Para minimizar este
128
problema, o teor de umidade da madeira deve aproximar-se, tanto quanto o possível,
do teor de umidade das condições médias do local de utilização. Este
condicionamento é feito através da especificação técnica do material, já que vai ser
usado em larga escala na estrutura de uma cúpula. Contudo, se esta medida
preventiva for impossível, então devem ser garantidas as condições para que a
secagem em armazenamento ocorra na obra.
Entre os autores que estudam a degradação na madeira, há unanimidade em
reconhecer que a água de precipitação atmosférica (chuva, orvalho ou granizo) é a
maior causa de danos das edificações em madeira. Isto decorre da propriedade de
higroscopicidade do material, ou seja, a madeira é capaz de absorver ou liberar
umidade de acordo com o meio ambiente, porém este processo altera suas
condições de peso volume, comprometendo a sua durabilidade. Muitas vezes, no
caso de edificações antigas, as cúpulas de madeira são protegidas por telhas
antigas com excesso de porosidade, sem manutenção, facilitando a penetração da
umidade de precipitação. Este contato com a água da chuva pode provocar no
madeiramento variações dimensionais e alterações da resistência e suas
características, como o aparecimento de fendilhamentos / rachaduras, deformações
excessivas, desagregação e descoloração da madeira.
� Origem física / mecânica / química – Causa de fator acidental: incêndios
Como já foi citado, a maior causa de incêndios é o ato intencional,
classificado como vandalismo, porém há outras causas que também propiciam este
problema. O fogo é uma ameaça expressiva e constante nas edificações históricas,
haja visto a dificuldade em obter investimentos em obras de restauro e preservação
do patrimônio. As conseqüências de um incêndio, no caso de cúpulas de madeira,
podem representar uma perda irrecuperável, pois em muitos casos só restam as
cinzas. Nas edificações antigas, geralmente não há planos de prevenções para esta
situação e há uma contribuição presente, a falta de manutenção. Os principais casos
de incêndios acidentais ocorrem pela falta de manutenção da rede elétrica,
negligências com lampiões de querosene, falhas humanas em lugares improvisados
no imóvel para servir como cozinhas, desconhecimento de técnicas corretas na
utilização de produtos químicos e fogueiras acesas, por mendigos, no interior de
edificações abandonadas. Como exemplo de uso de produto químico, há o incêndio
129
da Igreja de Mariana, Minas Gerais. Esta Igreja tinha uma cúpula e todo o arranjo
estrutural do teto em madeira e, na finalização da obra de restauro, o madeiramento
recebeu uma camada de solução química, altamente tóxica e combustível,
característica comum destes produtos, para proteção contra insetos. Algumas horas
após a aplicação o madeiramento reagiu em combustão com a solução e provocou o
acidente descrito no Capítulo 2 desta dissertação. Além dos produtos protetores,
hidrossolúveis e inibidores da combustão, o conhecimento da madeira em
tratamentos químicos é de suma importância da aplicação correta para reduzir a
ação do fogo ou mesmo evitá-lo.
� Origem biológica – Causa de fator natural: biodeterioração
A biodeterioração é definida como qualquer mudança indesejável, causada
pelas atividades normais de organismos vivos, nas propriedades de materiais de
importância econômica, cultural e histórica. Esta área de estudo vem crescendo ao
longo do tempo, com o desenvolvimento do conhecimento patológico e técnicas
preventivas. Entender a desenvoltura da pesquisa patológica de estruturas antigas
na área biológica é compreender o aspecto multidisciplinar deste estudo e o seu
progresso. Os agentes biológicos, tanto animais quanto vegetais, também favorecem
a degradação dos materiais das cúpulas em madeiras e, em muitos casos, os danos
têm conseqüências irreversíveis.
Os fungos e bactérias atuam diretamente no processo de deterioração. Em
virtude da captação de energia para sua sobrevivência, reagem quimicamente,
produzindo ácidos que levarão à corrosão de vários materiais. Estes organismos
estão relacionados a condições específicas para o desenvolvimento, como
temperatura, umidade e pH. Os fungos responsáveis pela deterioração da madeira
causam: alteração da superfície da madeira (mofo e bolor), manchas profundas no
material com problemas estéticos e degradação da madeira com alterações das
propriedades, chegando ao apodrecimento.
Outra forma de biodeterioração é o ataque de insetos, que, no caso específico
da madeira, os principais são chamados xilófagos. Estão entre eles, besouros,
vespas, abelhas, brocas, moscas, mosquitos, mariposas e o mais conhecido, o
cupim. Durante o ataque destes agentes podem ocorrer perfurações e retirada de
130
partículas do material pelos insetos. A ação do cupim sobressai dentre os outros
insetos devido à rápida deterioração da madeira e à inviabilidade no aproveitamento
da peça. O tratamento adequado vai depender da gravidade da situação da madeira.
Os procedimentos podem variar e devem ser muito bem planejados, como a retirada
da peça ou da parte afetada, a fumigação com gases, com inseticidas injetados (alta
toxidade e combustão).
4.2.2 Causas das patologias em cúpulas de tijolos
A durabilidade é reconhecida tanto para o adobe quanto para o tijolo maciço,
porém ocorrem patologias específicas, já que muitos cuidados na produção,
execução e manutenção são ignorados pelos usuários. Há também as patologias
que independem dos itens citados e estão no desenvolvimento da matéria, como
será visto a seguir.
As cúpulas de tijolos foram muito utilizadas, pois beneficiavam um material
presente em larga escala na natureza e tinha baixo custo de fabricação, como
também facilidade de mão-de-obra em geral.
4.2.2.1 Causas intrínsecas
As causas de origem intrínseca dos processos de deterioração, relacionadas
às estruturas de tijolos, podem ser definidas como as que são inerentes à própria
construção e as falhas podem ser decorrentes de fatores humanos e fatores
naturais, como o desgaste do material.
� Origem física / mecânica / química – Causa de fator natural: vida útil
As patologias mais freqüentes em adobe e tijolo maciço são causadas pela
ação da água, decorrente da estrutura porosa e composição do material. Entende-se
este comportamento observando a composição desses tijolos, que possui
características de higroscopicidade (variação do volume em contato com água) e de
porosidade (infiltração no material através de poros). Com base nisto, conclui-se que
o desgaste e a fixação da umidade são os maiores fatores responsáveis pela
diminuição da vida útil. A melhor alternativa para amenizar os danos é a criação de
proteção às intempéries. Observou-se que em igrejas que possuem cúpulas de
131
tijolos há um sistema de proteção desde a construção. Acima da cúpula de tijolos há
uma camada de pó de serragem (para evitar possíveis absorções de água), após há
uma cúpula de madeira de fina espessura que segue a mesma forma da calota
principal e não pode ser vista sem ter acesso ao teto; acima deste elemento de
madeira há o telhado, também em forma de cúpula, com técnica de empilhamento
usando telhas. Concluiu-se que este arranjo tem por prioridade a proteção do interior
da cúpula e funciona também como um elemento acústico, já que muitas cúpulas
possuem um lanternin.
Cúpulas de tijolos pertencentes a edificações antigas que possuem
proximidade às regiões litorâneas estão sujeitas à ação dos sais, que geram fatores
de deterioração. Segundo GITAHY (2004, pg. 93), os sais transportados em estados
gasoso ou líquido penetram no material através de poros e migram para a superfície,
onde se cristalizam, ocasionando os fenômenos da eflorescência ou da
criptoflorescência. Estes fenômenos se formam da mesma maneira, porém diferem
na localização final dos cristais. De forma prática, a eflorescência e a
criptoflorescência ocorrem pelo seguinte processo: a fixação de sais solúveis se dá
pelos microporos ou fissuras na camada superficial do revestimento e após a
migração por capilaridade para o interior do tijolo; desta forma, a solução salina
transita no interior da estrutura do material, fazendo parte da constituição
propriamente dita; com a variação da temperatura ambiente, ocorre o processo de
evaporação da água e os sais atingem a superfície do tijolo, havendo cristalização
dos sais, e, por conseqüência, variação de volume e geração de tensões; na
eflorescência, os cristais ficam sobre a superfície e causam a fragmentação da
mesma; já na criptoflorescência, os cristais de sais ficam abaixo da superfície,
causando expulsão de camadas inteiras. Outra incidência de patologia semelhante é
encontrada em tijolos confeccionados com barro contendo cal, facilitando a formação
de eflorescências de carbonato ou de sulfato de cálcio. A solução para o tratamento
das superfícies destes tijolos atingidas é um tipo de reboco de recuperação.
Segundo NAPPI (1997, pg.3), é uma argamassa com adição de produtos hidrófugos,
que proporciona ao material a capacidade de repelir a água, retendo os sais e
possibilitando a transposição de vapor d’água pelo seu elevado número de poros.
O esmagamento do material da cúpula de tijolo pode ser causado por um
defeito de seção ou por baixa durabilidade e deterioração do material constituinte.
132
Em ambos os casos, a cúpula sofre deslocamentos e fissuras na zona média, que é
considerada como a mais perigosa para colapso.
� Origem física / mecânica / química – Causa de fator humano: produção
As variações da composição e das características do tijolo têm como origem o
solo escolhido para a produção, o que ocasiona manifestação de muitas patologias.
Os solos que contêm pirita ou sulfato de ferro (FeS2) apresentam manchas de
cor castanhas e diminuem a plasticidade do tijolo, comprometendo a durabilidade do
material. Já os solos com impregnação de matéria orgânica possuem baixa
durabilidade e mau cheiro na presença de água, ocorrendo desta forma
decomposição e desagregação dos blocos. As correções destas patologias quando
identificadas são as substituições desses blocos contaminados.
A indicação da composição da mistura de materiais, citada no Capítulo 3, é de
extrema relevância na produção de bons blocos, pois as terras com muita argila
produzirão adobes ou tijolos maciços que se fissuram durante o processo de
secagem. Já as terras com muita areia não possuem coesão suficiente entre as
partículas, dificultando até mesmo a moldagem do tijolo.
O processo de secagem dos tijolos também pode causar patologias, pois com
o calor excessivo ocorre uma violenta desidratação que resulta em fissuramentos
nos blocos.
É importante ressaltar também o armazenamento adequado na obra, ou seja,
o local deve ser coberto, seco, arejado e não deve ter contato com o piso
diretamente.
� Origem física / mecânica / química – Causa de fator humano: execução
Como a arquitetura de terra foi muito popular nos séculos passados, a maioria
das edificações antigas no Brasil possui esta técnica e as obras de restauro
necessitam do conhecimento técnico para lidar com tijolos de terra, inclusive
cúpulas, e problemas importantes observados foram a mão-de-obra desqualificada e
a utilização incorreta dos materiais.
133
Quando a mão-de-obra é desqualificada podem ocorrer interpretações
errôneas do projeto, por mais detalhado que esteja. Numa obra de restauro que une
diversas áreas, os riscos de causar maiores danos têm profunda ligação com
intervenções inadequadas. Como exemplo, a intervenção em uma cúpula de tijolo
construída em anéis com argamassa, repondo materiais de forma inadequada e
recuperar a argamassa sem a preocupação da reconstituição histórica.
O emprego inadequado de materiais apresenta alto grau de incidência, pois
se observa o desconhecimento do comportamento da terra como material de
construção. Um exemplo é a composição de argamassas de reposição entre os
tijolos. O traço inadequado pode prejudicar a interação entre os blocos, como
também fissuras, desplacamentos e desagregação.
Os danos relacionados ao acúmulo de tensões podem ter conseqüências na
superfície da cúpula e terem causas em erros de execução. As tensões na superfície
procedem da própria cúpula e são determinadas pela ação mútua que exercem
entre si, formando uma rede de compressão. Quando alguma fatia desta rede falha
ou não tem compatibilidade de trabalho causado por erro de execução (ou falha do
material – fator natural, desgaste), há uma falência na distribuição de tensões. Com
isto a estrutura da cúpula precisa encontrar seu próprio equilíbrio de forças, uma
nova acomodação. No entanto, esta redistribuição costuma causar uma lesão que
origina uma fissura no pólo da cúpula e dirige-se até o arco ou tambor de apoio. A
fissura é transpassante e, no caso de tijolos, geralmente, o caminho da fissura segue
o encontro do tijolo com a argamassa existente, pois oferece menos resistência.
4.2.2.2 Causas extrínsecas
As causas de origem extrínseca dos processos de deterioração, relacionados
às estruturas de tijolos podem ser classificadas como ações do meio nos sistemas
construtivos onde estão inseridos, ou seja, não pertencem à matéria. Ocorrem
induzidas por agentes, como falhas de elaboração do projeto, ataque de insetos,
intempéries, uso inadequado, vandalismo ou acidentes, como será visto a seguir.
� Origem física / mecânica / química – Causa de fator humano: concepção do
projeto
134
Como já foi visto, a forma e os cuidados na concepção de um projeto, original
ou de restauro, podem definir o aparecimento de patologias graves decorrentes de
falhas desta etapa. Quando algumas patologias são freqüentes, geralmente não
houve uma adequação de projeto a construções de tijolos e suas especificações. Às
vezes, há erros no detalhamento da edificação ou escolha de materiais
incompatíveis. No caso de tijolos faz-se necessário a definição correta do traço mais
funcional e compatível à argamassa, sendo este material de grande relevância, pois
faz a ligação e assentamento dos blocos. Outra escolha importante é o material de
revestimento, pois tem o papel estético e de proteção no tijolo. No entanto, a
aplicação de revestimentos inadequados, com coeficiente de dilatação térmica
diferentes, podem causar danos, como descolamentos nos tijolos.
As cúpulas feitas de tijolos precisam ser bem detalhadas no que diz respeito
às cargas, pois há uma variação nas dimensões dos blocos e por conseqüência uma
variação também do peso próprio total, o qual os pilares devem suportar. Há muitos
problemas de fissuras em cúpulas devido à falta de previsão das cargas reais que os
elementos de apoio precisam suportar e recalques decorrentes do afundamento do
solo, quando não houve a correta inspeção através de sondagem. Nestes casos,
são indicados o uso de reforços estruturais.
Figura 59 - Ruptura nos elementos de base da cúpula. Fonte: CROCI, 1998, p.207.
Ainda na concepção do projeto é necessária a preocupação com a estratégia
de manutenção e detalhamentos de projeto facilitadores. A construção, além de
prever acessos às cúpulas, tratamento do telhado, entre outros, deve criar também
135
um manual de manutenção que contenha desde do arranjo estrutural utilizado até os
procedimentos de limpeza e inspeções.
� Origem física / mecânica / química – Causa de fator humano: o uso e a
manutenção
Os problemas mais comuns encontrados em cúpulas de tijolos são o
abandono da manutenção, por alguma razão (verba, abandono, falta de acesso) e
alterações no arranjo estrutural sem consulta profissional.
A intervenção inadequada pode prejudicar ainda mais o estado de
deterioração em que a construção se encontra.
A ausência de manutenção ou a falta de intervenção faz com que o material
tenha o processo de desgaste acelerado, tendo por conseqüência o agravamento da
situação até o colapso.
� Origem física / mecânica / química – Causa de fator humano: vandalismo
O vandalismo, como já citado, é uma atitude de depredação e prejuízo ao
bem sem nenhum critério, ou seja, uma ação de destruição. Geralmente, em
construções de tijolos há o roubo de blocos, sem nenhuma preocupação com os
danos causados à estrutura. Outro problema grave do vandalismo são as pichações,
pois a tinta pode entranhar nos poros do bloco e a retirada é de difícil execução.
� Origem física / mecânica / química – Causa de fator natural: fatores
meteorológicos
Os efeitos dos fatores meteorológicos são agravantes no processo de
deterioração das cúpulas de tijolos. Porém, os agentes mais importantes são as
águas de precipitações e as variações de temperatura e umidade.
Através da água das chuvas ocorrem muitos danos nos tijolos, devido a sua
composição. A melhor forma de evitar esta degradação é a proteção de cúpulas com
mais de um revestimento antes do telhado e manutenção correta do telhado, pois
será o grande elemento de vedação.
136
Outro fator de grande relevância é o teor de umidade, pois, em ambientes de
índices altos, há uma fixação por higroscopicidade e a penetração por capilaridade
da água. Desta forma, a presença de água é detectada no interior do tijolo,
favorecendo fenômenos como eflorescência, criptoflorescência e a biodeterioração.
A melhor forma de prevenção é verificar a qualidade do produto e fazer uso de
algum tipo de proteção.
� Origem física / mecânica / química – Causa de fator: acidental
Os fatores mais comuns de acidentes em construções com tijolos são
originados de fenômenos meteorológicos que não são característicos do local e não
podem ser previstos em projeto. A situação de maior gravidade é a ocorrência de
enchentes, pois a resistência dos tijolos de terra fica muito comprometida quando da
ação interrupta da água. Dependendo do abalo causado pelo fenômeno, pode haver
risco de colapso da cúpula.
A variação do lençol freático numa determinada região pode levar o solo a
perder as condições de estabilidade e, por conseqüência, ocorrer recalques na
fundação. Este fenômeno é acompanhado de possíveis fissuras e fendas na cúpula,
visto a redistribuição estrutural.
Outra forma de fator acidental é quando uma substância química agressiva
entra em contato com o tijolo, seja por forma líquida ou gasosa, e penetra na sua
estrutura porosa, causando desagregação em logo prazo.
� Origem biológica – Causa de fator natural: biodeterioração
As patologias originadas por biodeterioração são causadas por agentes
biológicos, como microorganismos, vegetação e pequenos insetos.
Como a estrutura dos tijolos, principalmente do adobe, favorece a presença
de água, é comum a formação de biodeterioração através de microorganismos. Esta
manifestação é através da formação de biofilmes (microorganismos + produtos
metabólicos). Os microorganismos mais comuns na biodeterioração são as
bactérias, algas e, no caso de tijolos de terra, destacam-se os fungos. Observa-se
que a presença de biofilme em tijolos causa patologias específicas, como a alteração
137
da cor da camada superficial (escura, esverdeada, amarelada) e a fragilização desta
camada, formando microfissuras e desagregação.
O crescimento de vegetação de pequeno porte se dá nas fissuras ou falhas
do sistema construtivo da cúpula em tijolo, através de sementes trazidas por
pequenos animais (exemplo: pássaros). A remoção deste tipo de vegetação deve
ser cuidadosa e deve-se optar pela retirada da raiz, com sua eliminação total após a
secagem.
Pequenos animais e insetos podem danificar os blocos através da perfuração
do material e retirada de partículas para fazer ninhos. Nestes casos, indica-se a
remoção da colônia e focos, além da aplicação de inseticidas, de forma segura e
adequada.
4.2.3 Causas das patologias em cúpulas de pedra
Qualquer material, por mais resistente que seja, como é o caso da pedra, está
sujeito à degradação, seja através de fatores climáticos e atmosféricos que
modificam os materiais expostos, seja por agentes externos, como o homem.
A utilização de pedras em cúpulas deve ser feita de forma cuidadosa e
planejada, pois há variantes desde a extração da rocha até o sistema construtivo
usado para suportar o peso próprio do material.
As cúpulas de pedras foram muito utilizadas desde a antiguidade, como já foi
visto. A técnica mais usada no Brasil é a argamassa ligando os blocos de pedra.
4.2.3.1 Causas intrínsecas
As causas de origem intrínseca dos processos de deterioração, relacionadas
às pedras, podem ser definidas como as que são inerentes à própria matéria e
composição da rocha.
� Origem física / mecânica / química – Causa de fator natural: alterações
As pedras podem ter variações na durabilidade provenientes da sua
composição química e porosidade que estão intrínsecos na formação da rocha.
Como foi visto no Capítulo 3, o tipo de solo da região onde a rocha se formou vai
138
caracterizar as propriedades químicas, físicas e mecânicas pela análise da sua
composição e, por conseqüência, a durabilidade da pedra. A caracterização da
porosidade destaca-se como uma das propriedades mais importantes para
classificar uma pedra e indicar origens de possíveis anomalias. Outra característica
é que as rochas devem ser quimicamente inertes, para que seu uso não provoque
alterações em conseqüência do meio.
As características de porosidade e homogeneidade presentes nas pedras,
fatores importantes na durabilidade, podem favorecer o aparecimento de patologias,
como a cristalização de sais. Sais solúveis estão presentes na estrutura interna da
pedra e pode ter origem na composição de formação, na água de traço da
argamassa, usada em juntas de pedras, ou por umidade infiltrada. Com as chuvas e
a ação do vento, a solução salina vai sendo depositada na superfície da pedra,
infiltrando através dos poros. Esta solução salina também pode ser absorvida em
forma de vapor. Após serem incorporados na pedra, os sais ficam contidos na
estrutura da rocha. Com as variações de temperatura ocorre a evaporação da água
contida na pedra e a capilaridade da estrutura da pedra é responsável por levar os
sais até a superfície, onde entram em contato com o ar e cristalizam, causando um
esforço mecânico da parte interior para a parte exterior da pedra, danificando,
sobretudo as zonas superficiais.
A erosão alveolar caracteriza-se pela formação de cristais de sais que são
depositados nos alvéolos ou nas cavidades superficiais da pedra e que, em razão da
atuação de ventos locais, são removidos por abrasão, deixando vazios superficiais
que iniciam o processo de deterioração da pedra.
� Origem física / mecânica – Causa de fator humano: produção
A pedra sofre o processo de extração que pode ser realizado de formas
diferentes. Nos métodos de extração pode haver variações de corte e processo
químico que modificam a forma, a superfície e algumas vezes a composição da
pedra.
Como no caso de cúpulas de tijolos, o esmagamento do material da cúpula
pode ser causado por um defeito de seção ou por envelhecimento e deterioração do
material constituinte. Em ambos os casos, a cúpula sofre deslocamentos e fissuras
139
na zona média, que é considerada como mais perigosa para colapso. No caso de
cúpulas mistas (tijolo e pedra), em decorrência da má qualidade do tijolo na sua
produção, podem ocorrer rupturas nas calotas devido ao esmagamento do mesmo.
Rupturas ou esmagamentos em pedras são decorrentes do excesso de carga, da
deterioração da pedra, da má qualidade da pedra (sendo o fator mais propício a
variação da resistência à compressão). Outro tipo de esmagamento é devido à
desagregação das argamassas, pois, em geral, a argamassa possui menos
resistência que a pedra e, quando o peso da cúpula é descarregado no conjunto de
redes em fiadas de pedra, as camadas inferiores são mais carregadas e há uma
descontinuidade no comportamento da cúpula, pois a argamassa perde o efeito de
ligar os blocos, eliminando um trabalho monolítico.
� Origem física / mecânica – Causa de fator humano: execução
As falhas na execução de cúpulas em pedra se devem principalmente ao
desconhecimento profundo do material e à mão-de-obra desqualificada. A utilização
de pedras em cúpulas é freqüente em obras de restauro. O emprego inadequado de
material pode causar patologias, como, por exemplo, as argamassas com traços
incompatíveis para as juntas de pedra. Outra situação freqüente é a utilização de
revestimentos, em muitos casos desnecessários, que deterioraram a superfície da
pedra.
Procedimentos incorretos na execução podem acarretar danos relacionados
ao acúmulo de tensões, com conseqüências na estrutura da cúpula. Porém, nas
cúpulas de pedra, há a presença de arcos também de pedras que apresentam
outras patologias. Desta forma, os danos relacionados ao acúmulo de tensões
podem ter causas na superfície da cúpula ou nos arcos que sustentam a cúpula. As
tensões na superfície procedem da própria cúpula e são determinadas pela ação
mútua que exercem entre si, formando uma rede de compressão. Quando ocorre
falha em alguma fatia da rede de compressão da superfície da cúpula, ou não tem
compatibilidade de trabalho causado por erro de execução (ou falha do material –
fator natural, desgaste), há uma falência na distribuição de tensões. Com isto, a
estrutura da cúpula precisa encontrar seu próprio equilíbrio de forças, uma nova
acomodação. No entanto, esta redistribuição costuma causar uma lesão que origina
uma fissura no pólo ou cume da cúpula e dirige-se até o arco ou tambor de apoio. A
140
fissura é transpassante e, no caso de pedras, geralmente o caminho da fissura
segue o encontro da junta formada pela argamassa existente, pois oferece menos
resistência. Já o arco que sustenta a cúpula sofre aberturas em pontos notáveis.
Estas aberturas podem ser causadas por erros de projeto e de execução ou
intervenções para restauro sem investigação adequada da técnica construtiva.
Quando as cargas se concentram no descarregamento do ponto central, o arco se
abre em cinco pontos: na superfície interna, nos arranques e no pólo (Figura 60).
Pode ocorrer a situação contrária, ou seja, há uma concentração das cargas laterais
e as cinco fraturas se manifestam ao oposto.
Figura 60 - Abertura em arco da base da cúpula. Fonte: RUSSO, 1951, p.199.
4.2.3.2 Causas extrínsecas
As causas de origem extrínseca dos processos de deterioração, relacionados
às pedras, não são pertencentes à matéria ou composição da pedra. As causas
destas anomalias ocorrem devido a ações de agentes, como animais, intempéries,
uso inadequado, vandalismo ou acidentes, como será visto a seguir.
� Origem física / mecânica / química – Causa de fator humano: concepção do
projeto
Cabe ao projetista a responsabilidade de conhecer profundamente o
comportamento do material de construção a ser usado na obra, seja um projeto
original ou de restauro. No caso de pedras, o foco dos projetos é o restauro. Através
dos conhecimentos específicos do material, o projetista poderá fazer previsões de
problemas e deformações que este material pode desenvolver ou pesquisar o
141
método construtivo possível. Considerando obras de pedra, o projeto de intervenção
precisa prever acessos, equipamentos apropriados e resistentes ao peso próprio da
pedra, como também o manuseio.
A utilização de mão-de-obra desqualificada pode agravar as anomalias
presentes nas construções, pois existe a chance de ocorrerem interpretações
erradas sobre o tratamento.
Uma das causas de patologias, por erro de concepção, é a falha no cálculo
das cargas que os elementos de base vão suportar. Essa patologia se manifesta até
mesmo através de ruptura da cúpula, devido às especificações incompletas dos
materiais, ou falta de estudo detalhado do comportamento do solo por causa de
sondagens insuficientes, resultando em fundações inadequadas. Essas situações
ocorrem, geralmente, pela falta de planejamento e especificação de projeto. O arco
ou o tambor que ordinariamente constitui a base das cúpulas de pedra nas igrejas se
apóia geralmente sobre quatro arcos, também de pedras, que por sua vez estão
sustentados por quatro pilares. O peso dos pilares, dos arcos e da cúpula gravita em
definitivo sobre zonas de terreno relativamente pequenas, e estas zonas estão
predestinadas a suportar cargas superiores às do resto das fundações da edificação.
Observa-se então a inexistência ou a inadequação das fundações para o
descarregamento do peso próprio.
Figura 61 - Falência do arranjo estrutural da cúpula. Fonte: CROCI, 1998, p.207.
142
Em geral, os problemas relacionados a recalques são provenientes de uma
previsão incorreta de cargas no projeto, ou desconhecimento da resistência do solo,
ou ainda, se as fundações não foram bem consolidadas para uma possível mudança
de projeto, haja visto o tempo que uma construção demorava para ser finalizada. As
novas acomodações da estrutura refletem patologias como fissuras longitudinais na
cúpula, ruptura de um ou mais arcos de apoio e desaprumo com maior ou menor
intensidade, chegando até mesmo à falência de um dos pilares, como nas cúpulas
de tijolos.
� Origem física / mecânica / química – Causa de fator humano: uso e
manutenção
Como foram citadas, a conservação e a prevenção através de um plano de
manutenção e uso não fazem parte da tradição brasileira em relação ao patrimônio
histórico. Porém, esta situação causa graves patologias em estado avançado, e
muitas vezes irrecuperável.
A falta de manutenção de cúpulas de pedra pode interferir tanto no aspecto
estético da construção, como, por exemplo, a presença de crostas negras nas
pedras devido a substâncias que se fixaram através do ar, quanto no aspecto
estrutural, como a deterioração de pedras através da infiltração da água.
A intervenção incorreta na cúpula de pedra pode resultar em grande prejuízo
no imóvel, devendo-se por isto deve-se consultar profissionais especializado.
O uso da construção precisa ser planejado e previsto através da capacidade
física do imóvel. No caso de muitos usuários, recomenda-se a conscientização
através da educação cultural, mostrando o compromisso do usuário em favor dele e
da memória histórica.
� Origem física / mecânica / química – Causa de fator humano: vandalismo
O vandalismo, comum em outras cúpulas, consiste na destruição ou
danificação das edificações históricas por pessoas que ignoram ou não conhecem o
valor histórico do imóvel.
143
No caso das pedras, a patologia que prevê maior custo de tratamento é a
retirada da tinta de pichação. Este fator se deve à composição da tinta que penetra
nos poros da pedra e necessita de tratamento específico e demorado para que não
ocorra deterioração da superfície da pedra.
Os incêndios, que geralmente são intencionais, geram patologias graves nas
construções de pedras. Segundo CAVALCANTI (1951, pg 120), após serem
submetidas a temperatura elevada de um incêndio e, em seguida, resfriadas
bruscamente, pela extinção do fogo com jato d’água, as pedras perdem parte das
propriedades mecânicas da formação original, em virtude da dilatação desigual de
seus minerais constituintes e da pequena condutibilidade térmica que possuem.
� Origem física / mecânica / química – Causa de fator natural: fatores
meteorológicos
A água de chuva é um dos agentes naturais com maior responsabilidade na
deterioração da pedra, devido à estrutura porosa do material e, na maioria dos
casos, as cúpulas de pedra ficam expostas às intempéries. A presença da água
pode implicar em ações químicas, como a corrosão pelos ácidos transportados, em
ações físico-mecânicas, como as cristalizações de sais e gelo, e favorecer os
agentes biodeterioradores. Segundo SOARES (2004, pg. 161), nas superfícies de
pedra expostas à ação da água recomenda-se o uso de materiais hidrorepelentes
como proteção, pois estes materiais não deixam a água infiltrar. Como exemplo de
materiais hidrorepelentes pode-se citar: parafina, ceras, resinas naturais, gorduras e
óleos, betumes, alcatrão e resinas sintéticas.
Para as construções de pedra expostas, o vento é um fenômeno de ação
prolongada que produz um arraste contínuo de partículas das superfícies, causando
efeitos abrasivos e erosivos sobre os materiais devido ao impacto das partículas em
suspensão no ar, ocasionando desgaste.
� Origem física / mecânica / química – Causa de fator natural: meio urbano
O meio urbano pode propiciar o aparecimento de vários problemas como as
vibrações do tráfico local causando instabilidade nas construções pétreas. Contudo,
144
a atuação da poluição atmosférica é um grande fator agravante da degradação das
estruturas em pedra.
Segundo MARTINS (2003, pg.80), a poluição atmosférica, ou do ar, pode ser
definida como a presença na atmosfera de qualquer matéria ou energia que altere
as propriedades normais dessa atmosfera, prejudicando a qualidade do ar e
podendo causar danos aos materiais, como o tijolo e a madeira. A poluição
atmosférica nos grandes centros é causada pela queima de combustíveis e fuligem
dos veículos, por gases industriais onde a atmosfera é normalmente agressiva pela
existência de compostos de enxofre (SO2) em suspensão e o fenômeno de chuva
ácida. O depósito destas substâncias corrosivas e tóxicas sobre as construções de
pedra em exposição causa o fenômeno conhecido como “crosta negra”, devido à
sua coloração, que varia de cinza-claro ao negro. Segundo PUCCIONI (1997,
pg.56), a presença dessas crostas deve ser ressaltada, pois à medida que sua
espessura e dureza aumentam, maior quantidade de calor absorve, crescendo seu
coeficiente de dilatação térmica mais que o de seu suporte pétreo, ocasionando
tensões na área atingida e deterioração da pedra, inclusive com desplacamento.
Com a formação de uma nova crosta, o fenômeno reinicia e vira um ciclo causando
diminuição da espessura da pedra e, no caso de peças auto-portantes, como as
cúpulas, a redução da seção resistente pode ocasionar tensão interna no material e
danos estruturais.
Quando o enxofre está presente no ar, sob a forma de ácido sulfúrico, há um
outro tipo de camada que se instala na superfície das pedras. O depósito de enxofre
sobre a superfície da pedra, reagindo principalmente com as pedras calcárias,
ocasiona o aparecimento do gesso, o qual confere à pedra um aspecto
esbranquiçado. Esta alteração de cor é conseqüência da corrosão química
provocada pela ação do ácido sulfúrico sobre a superfície pétrea.
� Origem biológica – Causa de fator natural: biodeterioração
As ações biológicas são prejudiciais em relação aos materiais e causam
patologias que deterioram as pedras. A degradação animal ocorre quando observa-
se a presença de ninhos ou ataques à estrutura, como no caso de roedores. Podem
ocorrer também retirada de partículas do material com a ação das formigas. A
145
degradação vegetal acontece quando há crescimento de plantas com raízes
incorporadas nos materiais. Este fenômeno ocorre muitas vezes pelo favorecimento
de substâncias alcalinas e sais nas argamassas, que aparecem a partir de materiais
orgânicos trazidos por animais.
As maiores causas de danos em pedras são bactérias, fungos, algas e
liquens. O crescimento destes microorganismos é favorecido principalmente pela
presença de umidade e poros na superfície da pedra. A ação de bactérias e fungos
atua diretamente no processo de deterioração. Em virtude da captação de energia
para sua sobrevivência, reagem quimicamente, produzindo ácidos que levarão à
corrosão das pedras. Além dos danos físicos, há também os danos estéticos,
formação de pátina biológica (limo), e os danos químicos, alterações de um ou mais
componentes da pedra.
Como o clima da cidade do Rio de Janeiro é quente, úmido e litorâneo,
observa-se a presença de algas que normalmente causam dano superficial no
material. Os liquens são formados por fungos e algas, e contêm incorporados em
sua solução ácidos graxos que costumam causar lesões superficiais em pedras.
Os insetos encontrados na degradação de pedras são os xilófagos, cujas
larvas se desenvolvem no solo ou em interior de madeiras e materiais de
construção. A falta de manutenção é a principal causa da proliferação destes
insetos, que perfuram e comem o material, podendo chegar à destruição total de
muitas peças. Estão entre estes insetos: cupins, besouros, formigas, brocas e
outros.
4.3 PROCEDIMENTOS ADOTADOS NA RECUPERAÇÃO E RESTAURO DAS
CÚPULAS HISTÓRICAS
Além dos tratamentos indicados para as patologias ao longo do item 4.2,
verificou-se a necessidade de complemento de informações para a segurança na
intervenção em cúpulas históricas em edificações antigas.
Deve-se ressaltar a consultoria de técnicos especializados e um planejamento
correto para que a execução não venha interferir no ajuste orçamentário de forma
que a obra fique inacabada.
146
Segundo RUSSO (1951, pg.154), existem procedimentos básicos de
segurança que são comuns a vários materiais, desde que sejam parte de uma
intervenção de restauro, como, por exemplo:
� não se deve proceder a nenhuma obra de reconstrução sem antes ter
realizado um escoramento adequado, que atenda às normas de segurança
para a execução do trabalho, se tratando tanto de cúpulas como de arcos e
paredes, entre outros. No caso de cúpulas, ressalta-se a importância de
conhecer o funcionamento estrutural singular em relação às obras de
elementos comuns;
� trabalhar sempre em trechos pequenos, de acordo com o tipo e a extensão
das patologias, levando-se em conta a retração de argamassas e uma boa
distribuição das cargas para se obter uniformidade na acomodação e
amarração dos materiais;
� empregar, de preferência, argamassas com traços testados e adequados ao
material, com espessura nas juntas sempre inferior a 5 mm, molhando bem a
parte antiga da construção e empregando materiais novos de maior
resistência que os antigos para a reposição dos trechos afetados, tomando
cuidados para não descaracterizar a cúpula;
� tomar cuidado extremo nas amarrações entre a obra nova e a antiga, caso
ocorra esta situação;
� ao se empregar o concreto armado para costuras ou intromissão de elemento
de reforço, faz-se necessário seguir as normas de execução do material,
utilizando-se armações e traços indicados, com uma margem de segurança
acima do normal, pois é difícil estimar as reais características estruturais de
edificações antigas.
5 ESTUDOS DE CASOS
Da pesquisa para a elaboração deste trabalho observa-se a importância de
estudos de casos ilustrativos, visto a diversidade de teorias, estruturas, materiais,
técnicas e patologias em cúpulas.
Esta dissertação irá apresentar dois estudos de casos distintos, sendo as
duas construções urbanas localizadas na cidade do Rio de Janeiro.
Os dois estudos de casos são:
� a Igreja de Nossa Senhora da Candelária, localizada na parte central da
cidade do Rio de Janeiro;
� a Igreja de Nossa Senhora da Lapa dos Mercadores, também na parte central
da cidade do Rio de Janeiro.
Estes estudos têm como objetivo a ilustração das teorias e técnicas
pesquisadas nesta dissertação, tanto em relação aos materiais, como às técnicas,
bem como quanto às patologias mais freqüentes nas cúpulas.
Analisar empiricamente dados oriundos da teoria, considerando a escassez
de bibliografia, foi um processo difícil, dado a variedade de origens e causas
relacionadas a uma só patologia. Diferenciar tais situações e indagações foi um
processo investigativo lento e gradual, visto que os danos e as causas formam um
ciclo vicioso em que ora fazem o papel de agentes de degradação, ora tornam-se o
próprio degrado.
Faz-se necessário ressaltar a grande dificuldade de visitação nestas
edificações para levantamento de informações, o que prejudicou a análise da real
148
situação das cúpulas. Os obstáculos mais encontrados foram a falta de previsão de
acesso para inspeção da cúpula, as condições de segurança (ora pelas condições
de deterioração do elemento, ora por falta de equipamento apropriado), as
condições de salubridade (visto que em muitos casos a ventilação era precária) e a
falta de autorização dos responsáveis pelos imóveis para visitas, mesmo diante de
documentos oficiais da própria coordenação do curso de mestrado da UFF. Esse
último agravante foi justificado como uma forma preventiva para possíveis danos aos
bens, situação já ocorrida no passado, inclusive em inspeções, e a falta de acordo
entre a entidade responsável pelo imóvel e os órgãos reguladores do patrimônio,
como o IPHAN.
Outro grande agravante de informações que prejudicou a descrição do arranjo
estrutural e construtivo das cúpulas foi a falta de acesso aos únicos documentos que
detinham estas informações e estão localizados no arquivo Noronha Santos, IPHAN.
No segundo semestre de 2004, o arquivo estava fechado para reorganização interna
e pelo movimento de greve dos funcionários. Apenas em março de 2005 foi reaberto,
porém fechando novamente em abril do mesmo ano. Dessa forma, não houve tempo
hábil para que os documentos obrigatórios de pedido de pesquisa fossem
analisados, não ocorrendo consulta aos documentos da construção das igrejas.
Deve-se ressaltar que, apesar das dificuldades encontradas nos
levantamentos, algumas pessoas se mostraram bastantes dispostas a auxiliar e
participar do desenvolvimento e término da pesquisa.
Após a difícil escolha dos estudos de casos, já que a cidade do Rio de Janeiro
possui um grande acervo de cúpulas, as opções foram caracterizadas pela
oportunidade de pesquisa em patologias e modelo estrutural mais adequado para
aplicação de modelagem computacional, no caso as cúpulas “verdadeiras” ou auto-
portantes.
Apesar de todos os obstáculos, foi possível determinar muitos dos agentes de
degradação das duas construções e comprovar a aplicação da teoria de
sistematização de patologias em cúpulas e seu comportamento.
Para elucidar melhor a descrição dos arranjos descritivos das cúpulas em
estudo, será apresentado a seguir um item sobre a Teoria de Membrana e a base da
149
Teoria das Cascas, classificação das cascas e comportamento estrutural dos
principais casos.
5.1 CONCEITOS BÁSICOS DA TEORIA DAS CASCAS
Segundo DE SOUZA e CROLL (1980, pg.233), o estudo e desenvolvimento
da Teoria das Cascas foram sempre originados de um problema dinâmico.
Inicialmente, as investigações partiram da tentativa de Lord Rayleigh de estudar as
relações entre a geometria dos sinos e seus comportamentos acústicos, em 1881, e,
para isso, ele considerou que apenas a energia de flexão contribuía para a
resistência à vibração, o que era o oposto da teoria considerada por Lamb (1882),
que apenas considerou a energia de deformação de membrana. Ambos introduziram
essas limitações de forma a obterem modelos teóricos simples o suficiente para
serem resolvidos. A polêmica nos meios científicos aumentou quando Love, em
1888, opôs-se aos dois primeiros estudos, e introduziu suas hipóteses sobre o
comportamento das cascas, que envolviam energia de deformação de membrana e
de flexão, desenvolvendo as bases do que hoje se chama Teoria Clássica das
Cascas. Essa teoria cobre um campo imenso de estudos de geometrias e condições
de contorno. Na realidade, poucos estudos tiveram continuação no século XX,
porém até os dias de hoje ainda existe esta polêmica.
O desenvolvimento do estudo de cascas é complexo, longo e composto por
inúmeras deduções e simplificações adotadas em relação ao seu comportamento.
Neste trabalho, será apresentado um conteúdo objetivo e prático das principais
características do comportamento das cascas, sem considerar detalhes de cálculo e
simplificações.
Uma casca fina é uma estrutura que pode ser definida por três parâmetros:
� superfície de referência: é aquela que define a casca e que governa o
comportamento de toda a casca. Para esse estudo, considera-se que a
superfície de referência será sempre a superfície média e, desta forma, a
espessura da casca pode ser definida como sendo o dobro da distância entre
uma das superfícies limites e a superfície de referência, em um certo ponto.
150
� espessura: como a superfície de referência será sempre a superfície média, a
espessura da casca pode ser definida como sendo o dobro da distância entre
uma das superfícies limites e a superfície de referência, em um certo ponto.
� bordos: definem as condições de contorno das cascas.
As cascas são caracterizadas pela superfície média, empregando-se nas
construções de superfícies de revolução (cilindro, cone, esfera, elipsóide,
hiperbolóide de uma folha) ou nas superfícies regradas (parabolóide hiperbólico,
conóide e helicóide).
Uma casca de revolução é a geração da sua superfície média através da
rotação de uma curva ao redor de uma reta, chamada de eixo, sendo a curva e a
reta contidas num mesmo plano.
Figura 62 – Casca de revolução. Fonte: NORRIS e WILBUR, 1960, pg 575.
151
As cascas também podem ser formadas por elementos de superfície que se
unem ao longo de arestas, como as estruturas de folhas ou cascas prismáticas e as
cúpulas poligonais.
5.1.1 As diversas teorias de cascas
Quando se procura estabelecer as equações governantes de uma casca de
revolução, uma ou mais hipóteses simplificadoras podem ser adotadas,
representando, num grau maior ou menor, aproximações que impedirão que o
modelo matemático represente completamente o fenômeno físico.
Segundo KALNINS (1965, pg. 111) apud DE SOUZA & CROLL (1980),
assumindo-se que as equações da Teoria da Elasticidade Tridimensional são a base
da análise mais geral de um sistema elástico, teorias simplificadas são baseadas em
combinações das seguintes hipóteses:
(a) as normais à superfície de referência da casca permanecem retas durante
a deformação;
(b) as normais à superfície de referência da casca não se alongam durante a
deformação;
(c) as normais à superfície de referência da casca permanecem normais
durante a deformação;
(d) as inércias de rotação em torno das tangentes às curvas coordenadas são
desprezadas;
(e) a inércia tangencial de translação é desprezada;
(f) a rigidez à flexão da casca é nula;
(g) a rigidez extensional da casca é infinita.
Dessa forma, com as aproximações adotadas, um certo número de teorias
pode ser desenvolvida.
152
A classificação que será apresentada foi estabelecida por Kalnins em um
artigo intitulado “Dynamic Problems of Elastic Shells”, publicado no Applied
Mechanics Reviews, vol. 18, 1965 (pg. 111, 867-872).
� Teoria avançada das cascas
Consideram-se apenas as hipóteses (a) e (b), criando-se assim uma distinção
entre a Teoria da Elasticidade e “uma” Teoria das Cascas. Em termos de dinâmica
das cascas, as introduções destas hipóteses afetam apenas os modos internos, ou
“thichness modes” da casca, o que é razoável, pois eles apresentam freqüências
naturais muito altas. Em termos de engenharia, esta teoria só deve ser usada em
casos muito especiais ou para cascas espessas.
� Teoria Clássica das Cascas
Adicionando-se as hipóteses (c) e (d) às (a) e (b), tem-se a Teoria Clássica de
Cascas, inicialmente postulada por Love, em 1888. Essas hipóteses podem ser
reescritas como:
(i) – a casca é fina;
(ii) – as deflexões da casca são pequenas;
(iii) – as tensões normais transversais são desprezíveis;
(iv) – as normais à superfície de referência da casca permanecem normais
e retas e não sofrem variações no comprimento durante a deformação.
Essa teoria, em termos de Engenharia, é normalmente suficiente para
analisar o comportamento das cascas. A primeira hipótese, muito vaga, pode ser
considerada para cascas com espessura de até 1/10 do raio de curvatura da
superfície de referência. A segunda hipótese permite que todas as derivações e
cálculos sejam referidos à configuração original da casca e as últimas duas
hipóteses dizem respeito às equações constitutivas das cascas elásticas finas.
153
� Teoria das cascas abatidas
Se o movimento for transversal, isto é, perpendicular à superfície de
referência da casca, juntar-se a hipótese (e) às (a) a (d) não ocasionará, em certas
situações, erros significativos. Porém, esta teoria apenas deve ser aplicada a cascas
abatidas, pois se, para uma casca profunda, os termos de inércia tangencial forem
omitidos, os erros de análise podem ser razoáveis.
� Teoria extensional
Derivada por Lamb e Love, esta teoria baseia-se na hipótese de que a casca
não tem resistência de flexão. Isto significa que toda a energia de deformação seria
produzida por dilatações da superfície de referência, o que equivale a se adotar as
hipóteses (a) a (d) e (f). De uma forma geral, esta teoria só deve ser aplicada a
cascas “muito finas”.
� Teoria inextensional
Esta teoria, descrita por Lord Rayleigh, equivale a adotar-se as hipóteses (a)
a (d) e (g), sendo válida apenas em casos muito especiais de cascas espessas e
apenas para algumas condições de contorno (bordo livre, por exemplo), pois as
equações diferenciais que exprimem o comportamento da casca tornam-se
inconsistentes.
5.1.2 Relações básicas para cascas de revolução ort otrópicas
O foco deste trabalho está ligado intimamente com as relações ortotrópicas,
pois além da condição da isotropia tornar-se um caso particular destas cascas, as
cúpulas históricas desta dissertação são construídas com os materiais disponíveis,
no caso madeira, tijolos e pedras (e mistos). Estes materiais, quando observados
superficialmente, formam uma malha heterogênea na construção da cúpula. No
entanto, o funcionamento destes materiais possui comportamento monolítico, pois
são ligados uns aos outros por argamassas e encaixes, formando assim uma rede
de compressão entre os materiais, como uma cúpula de material homogêneo. Desta
forma, o funcionamento da cúpula pode ser classificado como auto-portante ou
estrutural. Ainda, no Capítulo 5, serão apresentados dois estudos de casos que se
154
enquadram nesta situação. A Igreja da Candelária possui pedras dispostas em anéis
com juntas de argamassa e encaixes. A Igreja da Lapa dos Mercadores possui uma
cúpula elíptica onde, apesar de ter nervuras de pedra, o encaixe com o material de
preenchimento, tijolos maciços, são feitos a partir de encaixes e argamassa.
As relações básicas para cascas de revolução ortotrópicas são baseadas na
Teoria Clássica das Cascas, e são derivadas utilizando-se as hipóteses de Love e a
Lei de Hooke, sendo uma teoria linear e elástica. Na análise final destas deduções e
simplificações conclui-se que uma casca possui em sua superfície pontos que
através de deformações, geram flexões, enquanto que a cúpula com forma
ortotrópica, caracterizada pelos materiais e arranjo estrutural, se comporta de
maneira diferente, só obtendo linhas de compressão ao longo da rede formada.
5.1.3 Teoria das membranas aplicada a cascas esféri cas
Para descrever o comportamento de uma membrana de revolução faz-se
necessário um modelo para descrição dos esforços.
Segundo MONTOYA (1981, pg.610), a determinação dos esforços de uma
membrana de revolução por uma carga que tem simetria rotatória, gera hipóteses
que podem ser admitidas nos casos de elementos de cúpulas. Desta forma,
considera-se uma membrana de rotação cuja superfície média tem o eixo vertical
(Figura 63).
Figura 63 – Membrana de rotação. Fonte: MONTOYA (1981), pg.611
155
Os raios de curvatura principais, em um ponto, são designados por r1 e r2,
sendo o primeiro r1=O1A, correspondente à seção meridiana, e o segundo r2=O2A,
correspondente à seção normal perpendicular à meridiana. Em um elemento MNPQ
de superfície determinada por dois arcos de meridiano e outros dois paralelos, para
uma carga com simetria rotatória, não existirem esforços de membrana tangenciais
(por simetria). Por conseqüência, os esforços normais aos bordos são os esforços
principais NI e NII. Chama-se Z1 a componente, segundo a normal, das forças
unitárias exteriores, e P a componente, segundo o eixo da superfície de revolução,
das forças exteriores que trabalham sobre a superfície da cúpula.
Encontrando as equações relacionadas e as simplificações necessárias,
desenvolvimento segundo MONTOYA (1981, PG.611), finaliza-se com as soluções
de equações que descrevem os esforços principais de membrana (Equação (1)):
1221
22
sen2
sen2
Zrr
PN
r
PN
II
I
⋅−⋅⋅⋅
−=
⋅⋅⋅−=
ϕπ
ϕπ
Equação (1)
Como sempre, para poder admitir estes cálculos é necessário que as
condições de apoio sejam compatíveis com os esforços de membrana, o que
somente se consegue quando as reações sobre o paralelo de apoio são tangentes à
superfície média. Na prática, geralmente, se dispõe de um apoio que dá lugar a
reações verticais, absorvendo as componentes horizontais mediante um anel de
concreto. Porém, não sendo compatíveis as deformações do bordo da “lâmina” com
as correspondentes ao anel, se originam perturbações que só vão ser determinadas
mediante os cálculos de flexão, nos casos importantes.
Para a Engenharia, de uma forma prática, admite-se que uma casca fina, sob
carregamento, desenvolve tensões e binários internos. Entretanto, sob certas
condições, os momentos fletores (binários) resultantes são nulos, ou tão pequenos
que podem ser desprezados. Tal estado de tensões é chamado de estado de
tensões de membrana, por analogia às membranas que não têm resistência à
flexão.
156
Levantaram-se, então, os esforços de membrana para os casos de cascas
esféricas que normalmente aparecem na prática.
� Cúpula esférica submetida ao peso próprio
Aplicando as fórmulas anteriores, facilmente se determinam os esforços
principais de membrana correspondentes à cúpula esférica. Chamando de “g” o
peso próprio da cúpula, por unidade de superfície, desenvolvimento segundo
MONTOYA (1981, pg.612), encontram –se as relações (Equação (2)):
ϕϕϕ
ϕ
cos1
coscos1
cos1
2
+−−⋅⋅−=
+⋅−=
grN
grN
II
I
Equação (2)
Como observado, na relação de NI o resultado é negativo, qualquer que seja o
valor de ϕ, o esforço é sempre de compressão, ou seja, sentido contrário ao
admitido no estabelecimento das equações de equilíbrio (Figura 64).
Figura 64 – Diagramas de forças e tensões. Fonte: MONTOYA (1981), pg. 612.
O esforço NII, perpendicular ao meridiano, é de compressão para ϕ<51° 50’, e
de tração para ϕ>51° 50’.
As deformações do bordo da cúpula devidas aos esforços de membrana, em
geral, são incompatíveis com as larguras dos anéis de base, ou tambor. Isto ocorre
porque há esforços de flexão que são necessários serem verificados em cúpulas de
grandes dimensões. Em geral, a espessura da base, onde a cúpula descarrega,
157
possui uma largura considerável e é conveniente o engrossamento da espessura da
cúpula das proximidades dos seus bordos.
� Cúpulas esféricas abertas ou com lanternas
Como nos estudos de casos no Capítulo 5, o emprego de cúpulas abertas e
também com lanternas é freqüente. Nestes casos, a linha a seguir para o cálculo é a
mesma do item anterior.
A seguir, detalhou-se um formulário, segundo MONTOYA (1981, pg.615), com
os esforços que resultam das cargas mais importantes.
a) Cúpula esférica aberta submetida ao peso próprio (Figura 65).
Figura 65 – Diagramas da cúpula aberta com peso próprio. Fonte: MONTOYA (1981), pg. 615.
Esforço segundo o meridiano:
ϕϕϕ
2sen
coscos −⋅⋅−= o
I grN
Equação (3)
Esforço segundo o paralelo:
−
−⋅⋅= ϕ
ϕϕϕ
cossen
coscos2
oII grN
Equação (4)
158
b) Cúpula esférica com lanterna submetida ao peso próprio (Figura 66).
Figura 66 – Cúpula aberta com lanterna. Fonte: MONTOYA (1981), pg. 615.
Esforço segundo o meridiano, sendo Q = Peso total da lanterna:
ϕπϕϕϕ
22 sen2sen
coscos
⋅⋅⋅−
−⋅⋅−=
r
QgrN o
I Equação (5)
Esforço segundo o paralelo:
ϕπϕ
ϕϕϕ
22 sen2cos
sen
coscos
⋅⋅⋅+
−
−⋅⋅=
r
QgrN o
II Equação (6)
O esforço NI é sempre de compressão. O esforço NII pode ser de tração ou
compressão, devendo projetar a lanterna de modo que não resultem trações no
paralelo da base. No paralelo AB do bordo superior, o peso unitário AC da lanterna
se decompõe nas forças AD e AE, a primeira correspondente ao esforço de
membrana tangente ao meridiano, e a segunda deve ser absorvida mediante um
anel de base:
or
QAC
ϕπ sen2 ⋅⋅⋅=
Equação (7)
oI
r
QNAD
ϕπ 2sen2 ⋅⋅⋅==
Equação (8)
oo
gr
QAE ϕ
ϕπcot
sen2⋅
⋅⋅⋅=
Equação (9)
O anel de base estará trabalhando a um esforço de compressão N, que se
determina mediante a fórmula dos cilindros:
159
Capela-mor Nave Principal
ogQ
N ϕπ
cot2
⋅⋅
= Equação (10)
5.2 ESTUDOS DE CASOS
O Rio de Janeiro foi palco de grandes mudanças, principalmente do século 18
ao início do século 20, as quais influenciaram seu desenvolvimento sócio-
econômico-cultural e o avanço arquitetônico e urbanístico. As igrejas dos estudos de
casos têm papéis históricos importantes e sofreram modificações em seus arranjos
arquitetônicos, também relacionadas às transformações que a então capital do país
passava. Dessa forma, as igrejas escolhidas são representativas no acervo da
cidade.
� Algumas características típicas das igrejas
As igrejas históricas possuem alguns espaços comuns, apesar das variações
sofridas com os estilos arquitetônicos. As plantas baixas das igrejas podem ter
tipologias diferentes, devido ao período, e sua forma final resulta da conjugação dos
espaços principais e secundários. Segundo ALVIM (1999, pg. 38), o espaço central
da igreja, ou nave, pode ser constituído de várias formas diferentes. Entre as mais
comuns estão as retangulares, octogonais e curvas. Juntamente com a nave, a
capela-mor conforma um dos espaços principais da igreja: é o espaço de valorização
do altar principal e geralmente está fora da nave (Figura 67).
Figura 67 – Exemplo da planta de uma igreja histórica e seus principais elementos. Fonte: ALVIM (1999), pg. 79.
Os corredores laterais à igreja, ou naves laterais, são elementos importantes
na disposição da planta e na formação de características arquitetônicas, como o
160
cruzamento de ambientes, formando, por exemplo, a planta em cruzeiro, ou seja, o
espaço chamado “cruzeiro” é a área de intersecção dos dois eixos. Ao encontro dos
eixos e cruzamentos de ambientes é dado o nome de transepto, ou seja, é a parte
de um edifício de uma ou mais naves que atravessa perpendicularmente o seu corpo
principal perto do coro e dá ao edifício a sua planta em cruz.
Outros termos originais das características arquitetônicas são os dos
elementos da fachada, que serão citados nas descrições dos estudos de casos
(Figura 68). A composição desses elementos também é influenciada pelo período da
construção.
Figura 68 – Elementos de fachada das igrejas. Fonte: ALVIM (1999), pg. 205.
161
Para fazer o levantamento das anomalias nas igrejas foi utilizada uma
metodologia nas visitas técnicas, qual seja:
� inspeção tátil visual;
� informações sobre o meio ambiente;
� registro fotográfico;
� macromapeamento das anomalias.
Exame tátil visual das estruturas - procedeu-se à análise visual das cúpulas,
assim como verificações localizadas superficialmente com ferramentas.
Análise do meio ambiente - avaliaram-se as características climáticas do
local, constatando-se a proximidade marinha e o tráfico local.
Macromapeamento - constituiu na identificação "in loco" das anomalias das
cúpulas e dos seus diversos elementos constituintes, fazendo transposições das
mesmas por meio de anotações e registros em cópias de plantas.
Registro fotográfico - constituiu na captura das imagens das anomalias
encontradas na edificação, efetuada com câmara digital de 300 dpi de resolução.
5.2.1 Estudo de caso: Igreja de Nossa Senhora da La pa dos Mercadores
O estudo da Igreja de Nossa Senhora da Lapa dos Mercadores permitiu a
visualização de métodos e materiais construtivos detalhados neste trabalho sobre
cúpulas, haja vista a escassez de informação na área. Permitiu também uma análise
das patologias descritas nesta dissertação e suas respectivas indicações de
tratamento.
É uma das raras igrejas no Rio de Janeiro que possui um adro e tem planta
em forma de elipse (Foto 42). A igreja fica localizada na Rua do Ouvidor, nº 35,
centro do Rio de Janeiro. O seu tombamento ocorreu em 20 de abril de 1938, pelo
IPHAN, e o seu número de processo é 0015-T-38.
162
Foto 42 – Interior da cúpula da Igreja de Nossa Senhora da Lapa dos Mercadores.
Fonte: ALVIM (1999), pg. 2.
Neste estudo de caso, a construção já havia sofrido obras de restauro e
recuperação entre os anos 1996 –1999. A obra teve patrocínio da Fundação Roberto
Marinho e BNDES, sendo executada pela empresa Ópera-Prima e fiscalizada pelo
IPHAN.
Não foi possível o acesso a documentos da obra executada na igreja, porém
muitas informações essenciais sobre a cúpula foram obtidas através do Engenheiro
Civil Wallace Caldas, responsável pela obra durante toda a execução, e do sacristão
da igreja, Sr. Florentino Tomaz da Silva. Foi realizada uma visita técnica na igreja no
dia 30 de março de 2005.
A igreja está exposta à ação de sais marinhos, solúveis, pois fica perto de
zona marítima. Apesar de não ser diretamente localizada numa rua de fluxo intenso,
sofre os efeitos da poluição atmosférica causada por gases e fuligem da queima de
combustíveis de grande fluxo de veículos.
Para uma descrição correta e compreensão do arranjo estrutural da cúpula,
como também o importante papel de bem histórico ocupado pela construção, serão
vistos a seguir aspectos históricos e arquitetônicos relevantes para o entendimento
do estudo.
163
5.2.1.1 Histórico
Inicialmente, onde atualmente é a igreja havia apenas um oratório dedicado à
Nossa Senhora da Lapa, onde os comerciantes, ou "mercadores", reuniam-se para
rezar. A partir de 1747, a Igreja começou a ser construída, sendo sagrada em 1750
e, após cinco anos, em 1975, sua obra foi concluída. Grandes obras de remodelação
foram feitas de 1869 a 1872, quando se refez a fachada do templo com aparência
clássica, construiu-se a torre sineira e completou-se a obra de talha do interior.
Em 1893, durante a Revolta da Armada, uma das torres foi destruída por uma
bala de canhão. Na reconstrução, substituíram o material original por mármore.
Com o crescimento urbano, a igreja foi ocultada pelos arranha-céus e um
pouco esquecida pela localização nas estreitas ruas. Houve uma grande
deterioração da igreja com o passar dos anos, visto a manutenção precária e a falta
de verba para reparos.
Em 1996, foi iniciada a obra de restauro com intervenções em toda a igreja,
mesmo em espaços secundários.
A igreja possui duas cúpulas, sendo a elíptica a maior e a mais marcante no
teto da igreja. A riqueza da forma desta cúpula é notada tanto no impacto causado
ao entrar na igreja, quanto na observação das formas do telhado no conjunto. A
cúpula é feita de tijolo maciço e nervura de pedra.
A composição da cúpula principal com as formas em planta da igreja, como
também a diversidade de planos internos, tornam esta construção um expressivo e
singular exemplar da arquitetura histórica carioca.
5.2.1.2 As principais características arquitetônicas
A construção da Igreja de Nossa de Nossa Senhora da Lapa dos Mercadores
foi realizada na metade do século XVIII, porém possui elementos do século XIX
pelas reformas ocorridas, como o aprofundamento da capela-mor e a construção,
nesse espaço, de uma pequena cúpula.
164
A fachada da Igreja é constituída, na parte inferior, por um pórtico formado por
três arcos. A parte superior é o resultado de reformas realizadas, a partir de 1869,
por Antônio de Pádua e Castro. A fachada apresenta-se composta por três grandes
janelas, com guarda-corpo de mármore trabalhado, encimados por nichos com
estátuas de São Bernardo e Santo Adriano, procedentes de Lisboa. Entre os dois,
há um medalhão de mármore trabalhado, representando a coroação da Virgem,
encontrado em escavações realizadas no terreno. Tem frontão triangular, com torre
de mármore substituindo a original. A fachada conta ainda com um relógio e, na
torre, o mais antigo carrilhão por música da cidade (Figura 69).
Figura 69 – Fachada principal da igreja. Fonte: ALVIM (1999), pg. 269.
A igreja tem nave única e representa bem a diversidade do traçado
arquitetônico de projeto. A planta da nave é elíptica e a capela-mor retangular muito
profunda, ambas circundadas por dependências que preenchem todo o restante do
lote ocupado pela igreja (Figura 70).
165
Figura 70 – Planta baixa da igreja e projeção da cúpula. Fonte: ALVIM (1999), pg. 65.
O interior da igreja é extremamente elaborado, ressaltando a diversidade de
planos que impressiona no aspecto de dinamismo do conjunto, com paredes e tetos
curvos (Foto 43).
Foto 43 – Interior da Igreja de Nossa Senhora da Lapa dos Mercadores.
Fonte: http://community.webshots.com Acesso 15/03/05.
166
A talha e a cúpula esférica, sobre o espaço da capela-mor, são típicas do
século XIX, quando ocorreu uma grande reforma. Segundo CZAJKOWSKI (2000,
pg.13), nesta igreja a talha e a ornamentação aplicada se associam à volumetria
interna, enriquecendo o espaço resultante do projeto arquitetônico, sem a
necessidade de reestruturá-lo, como ocorreu em muitas igrejas históricas (Figura
71).
Figura 71 – Volumetria da Igreja de Nossa Senhora da Lapa dos Mercadores. Fonte: ALVIM (1999), pg. 147.
O teto da nave é uma cúpula elíptica, com lanternim e quatro óculos laterais,
e a cobertura da capela-mor é uma abóbada de berço em arco pleno, com uma
cúpula esférica também com lanternim (Foto 44), além de uma clarabóia sobre o
retro-altar (fundo da capela-mor) (Foto 45).
Foto 44 – Cúpula esférica. Foto 45 – Clarabóia sobre o retro-altar.
167
A cúpula elíptica é formada por dois materiais distintos, tijolos maciços e
pedra ganisse, enquanto a cúpula esférica é feita de madeira tipo cedro.
5.2.1.3 Aspectos construtivos
A cúpula elíptica é formada por quatro nervuras de pedra tipo gnaisse, tendo
em comum um anel de pedra no centro da elipse, que é a base do lanternim. O
preenchimento dos espaços entre as nervuras é feito com tijolo maciço em fileiras
até o fechamento com o anel de pedra. Os tijolos e as pedras são assentados com
argamassa de areia e cal.
Figura 72 – Ilustração do arranjo da cúpula elíptica. Fonte: Adriano Tavares, 2005.
O engenheiro Wallace Caldas informou que há um pequeno encaixe entre as
pedras das nervuras e os tijolos que ficavam nas extremidades dos preenchimentos.
Essa descrição tem grande importância, pois descreve o comportamento ortotrópico
da cúpula, ou seja, mesmo com materiais diferentes há um sistema de trabalho
comum, tornando o arranjo estrutural monolítico, assim caracterizando uma cúpula
auto-portante, ou chamada de estrutural. O descarregamento da cúpula maior é
168
diretamente na alvenaria da igreja, que possui parede dupla de tijolo maciço. Já a
cúpula esférica de madeira possui um pequeno tambor e descarrega na abóbada de
berço, construída com tijolo maciço.
A cúpula maior não tem nenhum revestimento de proteção na superfície
externa e a única cobertura é o telhado, com telhas coloniais, que segue a base
elíptica do traçado (Foto 46).
Foto 46 – Telhado da Igreja de Nossa Senhora da Lapa dos Mercadores. Fonte: ALVIM (1999), pg. 169.
A cúpula menor possui uma camada, originalmente de pó de serra, para evitar
dano na madeira em caso de infiltração. Após a obra de 1999, a camada foi trocada
por uma mistura seca de cal, argila e areia.
5.2.1.4 Patologias e propostas de soluções
Como não foi possível o acesso à documentação da obra finalizada em 1999,
não houve a possibilidade de descrição dos danos encontrados na época,
comprovados por relatórios. Entretanto, das informações do engenheiro Wallace, foi
levantado que a cúpula elíptica não sofreu intervenção estrutural, pois o maior
problema encontrado foram infiltrações pelo telhado, nem por isso menos grave, pois
havia muitas telhas quebradas. Segundo as informações recebidas, havia pontos de
infiltração sobre a cúpula fazendo com que a água fosse absorvida pelos tijolos,
infiltrando no material e favorecendo a umidade. As patologias encontradas foram as
manchas em toda a superfície interna da cúpula, deteriorando o revestimento, e
169
queda de material de massa, como ornamentos, também do revestimento. Não
houve informação sobre a execução de testes nos materiais da cúpula para
caracterização de resistência ou umidade. Para evitar novas infiltrações, foi realizada
uma recuperação no telhado e colocação de um tipo de manta e telhado Taivec
(Foto 47).
Foto 47 – Telhado com proteção sobre a cúpula esférica.
Na visita técnica realizada no dia 30 de março do corrente ano, foi constatada
a presença de manchas na superfície interna da cúpula nos espaços dos
preenchimentos. Estas manchas podem caracterizar a umidade, enxarcamento do
material, no caso o tijolo, pela localização das manchas, ou seja, a presença de
umidade favorecida pela presença de sais.
Foram observados descascamentos de revestimento, outras manchas e
estufamentos na cúpula esférica (Foto 48) e na clarabóia (Foto 49).
Foto 48 – Patologias na cúpula esférica. Foto 49 – Patologias na clarabóia.
A igreja não possui acesso à superfície interna da cúpula e a única forma é
através de andaimes dentro da construção ou pelo telhado. Foram encontradas
manchas de escurecimento na parte externa da alvenaria que serve como base para
a cúpula (Foto 50).
170
Foto 50 – Telhado cobrindo a cúpula elíptica.
Mesmo não afetando diretamente a cúpula, faz-se necessário registrar uma
grande infiltração na parede de divisa da igreja devido a um erro no sistema de
drenagem de águas pluviais no telhado vizinho, trazendo danos ao bem (Foto 51).
Foto 51 – Parede com infiltração.
Outras paredes de dependências da igreja estão apresentando problemas
com umidades, aparecendo manchas e estufamentos do revestimento. A outra
parede de divisa também tem problemas com infiltração (Foto 51).
Foto 52 – Parede com patologias.
171
� Propostas de soluções
Apesar de não se ter levantado muitas patologias, já que a obra de
recuperação ainda é recente, observaram-se problemas na conservação do imóvel,
mesmo após a intervenção.
As manchas na superfície interna da cúpula elíptica podem ser investigadas
através de ensaios com o material constituinte, como, por exemplo, a presença de
sais e de umidade, caso se tenha acesso ao telhado para verificar infiltrações.
Inclusive, descobrir possíveis falhas na cobertura vai beneficiar a cúpula esférica e a
clarabóia, já que estão apresentando problemas referentes à presença de umidade.
A limpeza da alvenaria externa deve ser cuidadosa, para não deteriorar o
tijolo e preservar o revestimento. Recomenda-se também algum tipo de proteção
contra as intempéries.
Os vizinhos devem ser notificados para não danificar o bem patrimonial e
resolverem os problemas dos seus respectivos telhados, bem como arcar com a
restauração do local degradado pertencente à igreja.
A informação levantada é que existe um plano de manutenção da igreja. No
entanto, não há verba, e a única fonte para os reparos são doações de pessoas ou
venda de um CD com informações da igreja, conforme descreveu o sacristão.
5.2.2 Estudo de caso: Igreja de Nossa Senhora da Ca ndelária
A concepção do método construtivo da cúpula da Igreja de Nossa Senhora da
Candelária é descrita como calota dupla, ou seja, existem duas cúpulas sobre o
mesmo eixo e curvas diferentes, conforme descrito no Capítulo 3. A cúpula externa
será o objeto do estudo de caso, conforme será descrito a seguir.
A cúpula externa da Igreja de Nossa Senhora da Candelária destaca-se das
demais do Rio de Janeiro por ser construída com pedras de Lioz, vindas de Portugal,
pela exposição do material construtivo e pela monumentalidade do traçado singular
da curva adotada em projeto, características que motivaram a escolha desta cúpula
como um estudo de caso para este trabalho. Apesar da escassez de informações
bibliográficas e acesso não permitido aos documentos da construção da Igreja,
172
foram possíveis a especificação do material construtivo (pedra de Lioz), a descrição
aproximada do arranjo estrutural, e o levantamento das patologias, em visitas
técnicas permitidas pelo Engenheiro Civil Ubirajara Avelino de Mello, da empresa
Concrejato, responsável pela obra de restauro em andamento, ocorridas em 28 de
abril e 03 de maio, de 2005. As visitas técnicas foram acompanhadas pelo
engenheiro Luiz Pinheiro da Guia e pelo aluno de graduação de Arquitetura da UFF,
Adriano César Tavares Barroso. As informações sobre o funcionamento e
manutenção da igreja foram levantadas através do zelador, Sr. José Paulo Francis
de Oliveira.
Embora seja do período colonial, a fachada frontal da igreja possui um
equilíbrio formal e sua volumetria é ressaltada dentre outras igrejas do Rio de
Janeiro. A igreja fica localizada na Av. Presidente Vargas, Praça Pio X, centro do Rio
de Janeiro. O seu tombamento ocorreu em 14 de abril de 1938, pelo IPHAN, e o seu
número de processo é 0051-T-38 (Foto 53).
Foto 53 – Vista da Igreja da Candelária.
Fonte: Disponível em <www.ipanema.com.br> Acesso em 12/01/05.
A partir das informações levantadas da construção, faz-se necessário um
detalhamento das características arquitetônicas e estruturais da cúpula, como
também do estado de conservação atual da igreja, haja vista sua importância
histórica e cultural.
173
5.2.2.1 Histórico
Por causa da progressiva autonomia religiosa adquirida pelo Rio de Janeiro
em relação à Bahia, além da freguesia de São Sebastião, criada desde os
primórdios da cidade, estabeleceu-se em 1634 a freguesia da Candelária. O
emprego das rochas na arquitetura brasileira sofreu novo impulso com a vinda dos
jesuítas (século XVI), que desenvolveram estilo próprio do barroco.
A Irmandade de Nossa Senhora da Candelária foi instituída na antiga Matriz
de São Sebastião, localizada no Morro do Castelo, no fim do século XVI. Durante a
primeira metade do século XVII foi erguida, no mesmo local onde hoje se encontra, a
primitiva capela construída em devoção e ao cumprimento de uma promessa feita a
Nossa Senhora da Candelária, por Antônio Martins Palma, comandante de um navio,
colhido por uma forte tempestade. No ano de 1768, a primitiva ermida encontrava-se
em ruínas.
Em 1774, o engenheiro-major Francisco Roscio elaborou o projeto da Igreja
de Nossa Senhora da Candelária, sendo a construção iniciada em 1775. Em 1811
foi celebrada a primeira missa, e somente em 1898 a igreja foi inaugurada, com as
novas obras complementares, inclusive a construção da cúpula. Ressalte-se que do
projeto original só permanece a fachada. As obras realizadas foram complexas para
a época e foram necessárias implantação e pesquisa de técnicas executivas (Figura
73).
Figura 73 – Vista do Morro de São Bento, ilustração de 1830, de Jean Baptiste Debret – Igreja da Candelária ainda sem a cúpula.
Fonte: <www.hcgallery.com.br/cidade24.htm> Acesso 16/03/05.
174
A cúpula, toda em pedra de Lioz de Lisboa, representa a principal marca
visual da igreja, construída em estilo neoclássico. Do projeto e construção da cúpula,
entre o ano de 1865 e 1877, participaram diversos engenheiros e arquitetos, entre
eles Carl Friedrich Gustav Waehneldt, substituído por Francisco Joaquim Bithencourt
da Silva e Daniel Pedro Ferro Cardoso, autor do projeto definitivo. Muitos não
acreditavam que as fundações pudessem suportar um peso de 630 toneladas em
pedra. Os painéis da cúpula interna foram pintados por José Zeferindo da Costa,
entre 1880 e 1883, com o objetivo de evocar o milagre ocorrido no mar com o
fundador da primitiva ermida. As oito estátuas de mármore branco, que rodeiam a
cúpula externamente, foram feitas em Lisboa, por José Cesário de Sales,
representando os quatros evangelistas, a Religião, a Fé, a Esperança e a Caridade
(Foto 54).
Foto 54 – Vista da cúpula externa e esculturas.
Originalmente a igreja estava colada a outras edificações, com a fachada
frontal voltada para uma rua estreita, de cerca de 7metros de largura e com
construções fronteiras. O fato de apresentar-se, atualmente, isolada e em local de
destaque é decorrente das demolições efetuadas para abertura da avenida
Presidente Vargas, em 1944 (Foto 55).
175
Foto 55 – Abertura da Presidente Vargas.
Fonte: Disponível em <www.alma carioca.com.br> Acesso em 02/12/04.
5.2.2.2 As principais características arquitetônicas
A construção da Igreja de Nossa da Candelária foi iniciada no final do século
XVIII e só foi concluída no século seguinte, apresentando alguns elementos próprios
do século XIX conjugados com o projeto original.
A fachada principal é formada por sobreposição de estilos arquitetônicos,
observando-se grandes espaços revestidos de cantaria, além do emolduramento das
portas, janelas, frontão triangular, pilastras aparentes, cimalha e, ainda, de detalhes
ornamentais acrescidos (Figura 74).
176
Figura 74 – Fachada principal da Igreja da Candelária. Fonte: ALVIM (1999), pg. 290.
As portas da Igreja, uma principal e duas laterais, são em estilo Luís XV, em
bronze, esculpidas por Teixeira Lopes, e representam uma alegoria ao Santíssimo
Sacramento (Foto 56).
Foto 56 – Detalhe da porta em bronze.
Fonte: www.ipanema.com.br, acesso 15/02/05.
177
As torres sineiras de base quadrada são coroadas com cúpulas em forma de
bulbo revestidas por azulejos (Foto 57).
Foto 57 – Torres sineiras.
O projeto original com nave única foi alterado para três naves com transeptos,
formando uma cruz latina, em 1878, pelo Arquiteto Antônio de Paula Freitas (Figura
75).
Figura 75 – Plantas baixas e projeção da cúpula interna da Igreja de Nossa Senhora da Candelária.
Fonte: ALVIM (1999), pg. 79.
178
O interior da igreja é revestido em mármore policromado de várias
procedências, e ferro, típicos do século XIX. As pinturas decorativas na superfície da
cúpula interna e nas naves laterais foram pintadas em 1883 (Foto 58).
Foto 58 – Interior da Igreja da Candelária – Altar-mor.
Fonte: http://community.webshots.com Acesso 15/03/05.
As naves laterais são cobertas por abóbadas de arestas, que se cruzam por
transepto, arrematado em suas extremidades por capelas. A igreja apresenta
batistério à esquerda da entrada principal, dois púlpitos abaixo da cúpula, junto à
capela-mor, e outros dois na nave. Nos fundos, possui grandes ambientes onde
funcionam a sacristia, o consistório e a sala de reunião (Figura 76).
Figura 76 – Volumetria da Igreja da Candelária. Fonte: ALVIM (1999), pg. 152.
179
Extradorso da cúpula interna
Intradorso da cúpula externa de fiadas de pedra
No cruzamento do transepto com a nave e a capela-mor, ou seja, no centro
da cruz latina, encontra-se a cúpula, uma calota dupla (Figura 77).
Figura 77 – Esquema prático do interior das cúpulas.
Chega-se à cúpula através de uma escada com dois vãos, sendo que o
primeiro começa na base do tambor, onde a cúpula descarrega as cargas, passando
no espaço existente entre a cúpula interna e a externa (Foto 59).
Foto 59 – Espaço entre as cúpulas.
O segundo vão tangencia o extradorso da cúpula interna da igreja e encontra
uma plataforma feita ao redor da abertura da cúpula interna da igreja (Foto 60).
180
Foto 60 – Escada tangenciando a cúpula interna da igreja.
O tambor octogonal da cúpula, circundado por terraço com balaustrada e
esculturas de mármore de Lioz, é encimado por lanternim (Foto 61).
Foto 61 – Cúpula com lanternim. Foto 62 – Detalhe do lanternim.
O lanternim é construído todo em pedra mármore lioz com uma altura
aproximada de 2,50m e com base circular em pedra (Foto 62). Possui quatro portas
de ferro e vidro, que dão acesso a um guarda-corpo de pedra mármore com altura
aproximada de 50cm, que circunda o lanternim, decorado com balaustres.
Há outra cúpula esférica, de pequena proporção, cobrindo o lanternim do
telhado da sacristia (Foto 63).
181
Foto 63 – Lanternim da sacristia.
Fonte: Adriano, 2005.
5.2.2.3 Aspectos construtivos
Como já foi citado no item 5.2.2.1, a cúpula externa é construída em pedra de
Lioz, vinda de Portugal para montar no Brasil. Segundo TELLES (1969, pg.90), a
pedra de Lioz é uma variedade de calcáreo branco, duro, cuja granulação é fina,
usada, geralmente, em cantaria e estatuária. Esta qualidade de rocha é encontrada
em abundância no entorno da cidade de Lisboa, Portugal.
A classificação da forma da cúpula é particularizada, ou seja, possui um
traçado geométrico único determinado por pontos, descrevendo uma curva com uma
equação específica. Para calcular corretamente a expressão da curva que traça o
perfil da cúpula, foi necessário levantar medidas in loco de pontos notáveis,
dimensões aproximadas das pedras na própria cúpula, e medidas de projeto em
plantas. Do livro Arquitetura Religiosa Colonial no Rio de Janeiro, da professora
Sandra Alvim, foi possível consultar algumas plantas da igreja.
A composição estrutural da cúpula é auto-portante, formada por anéis
contendo fiadas de pedra e juntas preenchidas com argamassa de areia e cal (Foto
64).
182
Coluna tipo arco
Foto 64 – Fiadas em pedra.
Existem oito colunas tipo arco que dividem a cúpula em setores. O aspecto
externo não corresponde ao interno, pois existe alinhamento nas juntas externas,
enquanto que na interna há encaixes desencontrados. Observa-se então a
possibilidade de um revestimento externo com propósito estético ou algum trabalho
em pedra. Essa indagação só seria respondida através de testes para verificar a
composição ou algum documento do projeto.
A passagem da abertura no cume da cúpula para o lanternim é feita através
de um conjunto monolítico de blocos de pedra encaixados, com juntas preenchidas
com argamassa de cal e areia (Foto 65). Na área do transpasse, forma-se um
degrau invertido (Foto 66).
Foto 65 – Vista do conjunto Foto 66 – Detalhe do conjunto em
pedra.
O conjunto possui pedras de Lioz com outra formação rochosa, lapidadas
com formas curvas. Como citado, há oito colunas em forma de arcos que seguem a
183
distribuição em anéis de pedras. Observou-se que o arranjo estrutural tem o encaixe
de juntas desencontradas e as colunas possuem pedras de formas diferentes e
encaixes.
Figura 78 – Ilustração das colunas em arcos da cúpula. Fonte: Adriano Tavares, 2005.
O único acesso ao lanternim da cúpula é por uma escada metálica inclinada,
que vence o vão entre as duas cúpulas, até se encaixar num apoio metálico cravado
na pedra (Figura 79). A escada é acionada por um sistema mecânico e a sua base
está na plataforma formada pela abertura do cume da cúpula interna da igreja (Foto
67). O movimento é realizado através de uma manivela associada a um conjunto de
engrenagens cônicas, que diminuem o esforço (Foto 68).
184
Figura 79 – Escada móvel de acesso ao lanternim.
Foto 67 – Escada metálica móvel. Foto 68 – Detalhe da manivela.
O lanternim é circundado por esquadrias em ferro e vidro, que permitem a
iluminação entre as duas cúpulas, favorecendo uma incidência da luz ao interior da
igreja. A cobertura possui ornamento em forma de bulbo com uma cruz no topo e um
pára-raios.
O conjunto formado pelas duas cúpulas e o lanternim está apoiado sobre o
tambor de pedra com base octogonal, descarregando em abóbadas de arestas.
5.2.2.4 Patologias e propostas de soluções
Inicialmente, serão feitas uma descrição e uma classificação das patologias
encontradas em locais específicos, finalizando com algumas propostas de
tratamentos para a correção das anomalias.
185
O levantamento e estudos realizados tiveram foco na análise do estado de
conservação da cúpula externa, objetivo do assunto de estudo. O engenheiro civil
responsável pela obra de restauro da igreja, pertencente à empresa CONCREJATO,
acompanhou o levantamento e informou que a empresa estava estudando a
intervenção nas cúpulas. Dessa forma, não poderia haver inspeção externa por falta
de segurança e nem testes avaliativos na pedra.
Algumas informações são relevantes para descrever o local da construção. A
Igreja da Candelária fica no centro do Rio de Janeiro, em avenida de grande fluxo de
veículos nos dias úteis, gerando uma grande quantidade de gases e fuligem (dióxido
de enxofre, SO2, trióxido de enxofre, SO3, além do dióxido de carbono, CO2)
causando poluição atmosférica. Os materiais da cúpula ficam expostos também às
intempéries, como a ocorrência de chuva comum (águas puras ou doces) e chuva
ácida (H2SO3 e H2SO4) devido às condições do local, já descrito, e ventos. A
construção fica próxima à região marinha, inclusive com sua fachada principal
voltada para o mar, tendo exposição a cloretos, sulfatos e algas. Finalizando a
descrição, porém não menos importante, o clima da cidade é caracterizado como
quente e úmido, com variações intensas de temperatura durante todo o ano.
Um funcionário da igreja informou que não existe um plano de manutenção
para inspecionar as cúpulas e elementos, nem um projeto de tratamento das
patologias existentes.
A análise será feita de cima para baixo, iniciando a descrição das patologias
pelo lanternim (lanterna).
O ornamento de pedra na cobertura do lanternim tem manchas de cor verde
escuro, caracterizando a corrosão na cruz de material metálico (possivelmente ferro)
do cume (Foto 69). A cruz fica exposta a intempéries, como chuva e vento, que são
agentes naturais meteorológicos que possibilitam a degradação de materiais,
principalmente metálicos, favorecendo o aparecimento de patologias como a
corrosão. Ressalta-se a presença do pára-raios junto ao lanternim, que, segundo
informações do Senhor José Carlos, zelador da igreja, não recebe inspeção e
manutenção, facilitando a maior degradação do material através da atuação
conjunta de água e descarga elétrica. As manchas se devem ao caminho percorrido
186
por águas puras ou a solução corrosiva que deteriora a superfície da pedra e infiltra
pelos seus poros. Outra possibilidade de patologia é a biodeterioração, com a
formação de liquens, do ataque de algas e bactérias.
Foto 69 – Detalhe da cruz no lanternim.
Na parte interna da cobertura do lanternim observou-se lixiviação, ou seja, a
“geografia” traçada pela água da chuva através de infiltração, degradando a
superfície da pedra (Foto 70). Verifica-se a necessidade de inspeção na junta da
pedra do telhado.
Foto 70 – Infiltração na cobertura do lanternim.
Utilizada a escada móvel para chegar ao lanternim, observou-se corrosão nas
quatro esquadrias devido à incidência de chuva direta. As maçanetas estão
quebradas, dificultando o acesso para inspeção. Há formação de biodeterioração por
fungos (bolor) e umidade, favorecidos pelo empoçamento de água entre o guarda-
corpo e a esquadria. Desta forma, verifica-se a falta de algum dispositivo de
187
drenagem neste local. Não foi comprovada a existência de buzinotes, após
observação interna e externa, através do prédio vizinho (Foto 71).
Foto 71 – Detalhe da base do lanternim e patologia.
A falta de impermeabilização neste estreito espaço externo facilita a infiltração
de água ou solução corrosiva, que escorre pela curva do conjunto de pedras que faz
a passagem da cúpula externa e o lanternim (Foto 72).
Foto 72 – Manchas da lixiviação.
Há fissuras nas pedras que formam o lanternim, com algumas causas
possíveis: as pedras não suportaram as cargas existentes; na construção da cúpula
pode ter havido problemas no encaixe; deterioração das pedras devido às variações
de temperatura, com perda de resistência do material (Foto 73). Apenas com testes
específicos a causa poderia ser avaliada.
188
Foto 73 – Fissuras nas pedras do lanternim.
� Cúpula externa
Como foi citado anteriormente, a água que entra pela esquadria do lanternim
se infiltra, e causa lixiviação na pedra do transpasse e continua até chegar à pedra
da cúpula (Foto 74).
Foto 74 – Manchas de infiltração.
Observando a superfície interna da cúpula, percebe-se que ocorre lixiviação
em todo o intradorso, percorrendo juntas e superfícies das pedras e criando
manchas esbranquiçadas (Foto 75).
189
Foto 75 – Lixiviação no intradorso da cúpula de pedra.
A água que se infiltra nas juntas deteriora a argamassa. Existe infiltração
também pela superfície da pedra através da porosidade da mesma, causando danos
e manchas. Essa patologia pode implicar em vários tipos de danos, pois pode haver
ataque de sais, favorecendo o aparecimento de eflorescências e elementos
provenientes da poluição. Muitas manchas parecem estar num processo de
biodeterioração, possuem cores marrom e verde (Foto 76).
Foto 76 – Manchas com cores diferentes.
A presença de fissuras em algumas pedras chamou a atenção no
levantamento. Há fissuras horizontais perto das juntas e inclinadas nas pedras (Foto
77).
190
Foto 77 – Fissura perto de uma coluna.
A ocorrência de fissuras se dá também na parede da escada interna que dá
acesso à varanda que circunda o tambor (Foto 78). A escada tem forma de caracol e
segue junto à igreja. A empresa responsável pela obra em andamento realizou
testes para verificar a atividade das fissuras, feitos com vidros colados com epóxi
transversalmente à fissura, para verificações de atividade (Foto 79).
Foto 78 – Escada de acesso à varanda
externa.
Foto 79 – Verificação da atividade da
fissura.
A varanda que circunda o tambor onde estão as esculturas é feita de pedra e
possui uma patologia (Foto 80). Existe uma junta ao longo da varanda que fica
exposta às intempéries e possui problemas com infiltração, fissuras transversais,
desplacamento da pedra e possível corrosão com alguma armadura existente (Foto
81).
191
Foto 80 – Junta exposta às intempéries. Foto 81 – Junta vista por baixo.
As instalações elétricas que correm o perímetro octogonal da varanda estão
sendo atacadas por corrosão, pois ficam expostas às intempéries (Foto 82).
Foto 82 – Instalações elétricas para iluminação.
As manchas escuras presentes na superfície externa da cúpula têm forma
aleatória e não foi possível diagnosticar o motivo sem testes. Observa-se que nem
todas as pedras sofreram esta patologia, apesar da mesma exposição. Entretanto,
além dos agentes naturais existentes devido à localização da igreja, há também a
possibilidade de composição química diferente de minerais, caracterizando assim
maior ou menor sensibilidade da pedra ao agente (Foto 83).
192
Foto 83 – Pedras com escurecimento.
Mesmo sendo um dos marcos históricos e tendo presença monumental na
cidade, a igreja é vítima da ação do vandalismo (Foto 84).
Foto 84 – Desenhos com giz.
Há pixações com giz e tinta espalhadas pelo tambor da cúpula, na varanda e
nas cúpulas bulbosas das torres (Foto 85).
193
Foto 85 – Pixações com tinta.
� Propostas de soluções
Inicialmente, convém fazer indicações de testes laboratoriais para a
determinação do grau de degradação com detalhamento qualitativo e quantitativo:
� testes laboratoriais para determinação do grau de absorção de água e
medição de umidade;
� testes laboratoriais para determinação qualitativa e quantitativa dos sais,
principalmente cloretos;
� expectrometria e raios X, que se baseiam no princípio da absorção de
radiação dos comprimentos de onda, permitindo uma avaliação qualitativa dos
elementos presentes numa amostra retirada, e a amplitude da absorção de
radiação em condições experimentais;
� reconstituição de traço da argamassa histórica, com o objetivo de caracterizar
os elementos presentes e suas respectivas proporções.
As intervenções na cúpula e seus elementos devem corrigir ou minimizar os
sistemas que possuem falhas e tratar das patologias já instaladas. É importante
ressaltar que todas as ações restauradoras devem ser pesquisadas e planejadas
para que o bem patrimonial não sofra prejuízos históricos, arquitetônicos e
estruturais. A segurança também deve ter prioridade durante a intervenção e ser
194
detalhada, principalmente tratando-se de uma construção tão antiga, com o uso de
escoramentos.
A cruz em cima do ornamento do lanternim precisa ser retirada e sofrer um
tratamento de restauração e proteção às intempéries. Não houve informação se o
pára-raios está funcionando corretamente. O ornamento deve ser limpo com
produtos que não agridam a pedra e receber alguma proteção de material hidrófugo,
como já foi citado no Capítulo 4. Como toda a cúpula é construída em pedra de Lioz,
será indicada a limpeza, segundo critérios do IPHAN em pedras com esta
especificação mineral, descrita ao fim deste item.
A cobertura do lanternim precisa ser verificada e deve-se observar a junção
da mesma com as paredes de pedra, já que existe presença de lixiviação
internamente.
Através das patologias observadas no lanternim, verificou-se a necessidade
de obras de impermeabilização do espaço existente até ao guarda-corpo e a
colocação, se possível, de um sistema de recolhimento de águas pluviais ou
comprovação da existência de buzinotes, como foi informado, e sua limpeza e
recuperação para o uso.
As esquadrias precisam ser recuperadas, inclusive o seu funcionamento para
manutenção, e também precisam receber algum sistema de proteção às intempéries
e um sistema que bloqueie a entrada de água por sua base junto ao chão da
varanda que circunda o lanternim.
Deve ser feita a verificação das fissuras encontradas nas paredes de pedra
do lanternim, analisando a sua atividade e identificando a causa. Se houver
identificação de esmagamento da pedra, recomenda-se a necessidade de reforço de
acordo com o comportamento da fissura.
O conjunto de pedras lapidadas em curva, localizadas na passagem do
lanternim para o interior da cúpula, deve sofrer limpeza e restauração, se
necessário.
As pedras das fiadas que formam as cúpulas devem ser limpas, restauradas e
tratadas para que os agentes químicos e biológicos não sejam favorecidos para
195
instalações de patologias. As argamassas das juntas devem ser recuperadas, já que
observou-se a falta da mesma em alguns trechos.
As fissuras nas pedras precisam ser estudadas, de acordo com sua atividade,
e assim possibilitar uma análise do comportamento da estrutura como um todo,
lembrando que existem muitas possibilidades, como, por exemplo, as variações
bruscas de temperatura, e verificar a necessidade de reforço.
Para uma completa proteção da superfície interna da cúpula são necessárias
a pesquisa e a investigação do verdadeiro arranjo estrutural, já que a aparência
externa não está de acordo com a interna, descobrindo se as pedras externas são
apenas revestimentos ou elementos estruturais.
A possível junta existente ao longo da varanda já possui testes para verificar a
atividade, realizados pela empresa que está intervindo na igreja, e deve ser avaliada
estruturalmente. Os relatórios da obra atual devem ser disponibilizados como base
do estudo de intervenção. A junta precisa ser tratada nas duas faces com limpeza,
reconstituição de argamassa e colocação de material elástico para suportar o
trabalho da junta.
As fissuras na parede da escada em caracol também devem ser analisadas e
estudadas, para uma possível indicação de enchimento com material específico ou
reforço.
As instalações elétricas para iluminação que percorrem a varanda estão
corroídas e necessitam de troca e verificação também das lâmpadas.
Como a igreja é muito próxima do mar, a verificação da presença de sais
marinhos, solúveis é imprescindível para a indicação de tratamento. Como foi citado
no Capítulo 4, os sais são transportados pelo vento e depositados na superfície da
pedra. Os sais penetram no interior da pedra transportados pelas águas pluviais e
pela umidade relativa do ar. Há presença também de elementos agressivos oriundos
da combustão e fuligem, devido à zona de tráfego pesado, formando possivelmente
a crosta negra nas pedras da cúpula. Segundo SOARES (2004, pg.223), a crosta
negra, além de afetar a estética, reage, por combinações químicas, com a superfície
da pedra de Lioz, produzindo sulfato de cálcio, que logo se desprende, desfolhando
196
a pedra. Contudo, as manchas podem também ser reações diferentes a esses
elementos citados, porém variando de acordo com a composição da pedra. Não há
informação de algum tipo de material que ofereça proteção à cúpula.
As pixações precisam ser retiradas através da limpeza por materiais
específicos que não sejam abrasivos à pedra, não oferecendo maior deterioração.
No caso de giz, o tratamento é mais simples, pois é um tipo de material que,
geralmente, não impregna a porosidade da pedra por seu perfil granulométrico e
químico. O tratamento para tinta deve ser mais cuidadoso e específico para a pedra
de Lioz.
A finalização deste item se dá pelo detalhamento da limpeza da pedra de
Lioz. Segundo SOARES (2004,PG.233), o tratamento segue as indicações do
IPHAN, através do parecer técnico de novembro de 1990.
Para a limpeza da pedra, recomenda-se a utilização de solvente AB51,
composto de EDTA (sal bissódico) e bicarbonato de amônia, aplicado por
pulverização ou nebulização e escova macia. Para a proteção da pedra, faz-se
necessário impermeabilizá-la e protegê-la contra a ação de sais solúveis e da
poluição atmosférica. Pode ser utilizada, por exemplo, resina à base de siloxane ou
resina acrílica Paraloyde B-67, diluídas em hidrocarbonetos. Outra opção de
impermeabilização, mais indicada para as juntas de argamassas, é uma mistura de
água destilada e óleo de linhaça em proporções iguais, evitando a migração de sais.
Ressalta-se a grande importância de se fazer um plano de manutenção das
dependências da igreja, para que pequenos reparos não causem grandes danos e
possa haver intervenções a custos menores.
6 MODELAGEM COMPUTACIONAL
De uma forma geral, um dos objetivos principais da engenharia consiste na
solução de problemas físicos reais com alternativas práticas e objetivas. Contudo, a
complexidade da análise envolvendo os parâmetros (ou variáveis) relevantes do
problema pode em muitas ocasiões direcionar o engenheiro a substituir o problema
físico real por um problema equivalente, mais simples, e que possa ser definido e
resolvido matematicamente.
Segundo FERRANTE (1987), a formulação matemática da maioria dos
problemas de engenharia envolve taxas de variação em relação a uma, duas ou
mais variáveis independentes, onde comumente estas variáveis independentes
representam o tempo, o comprimento ou o ângulo. Em suma, muitos problemas de
engenharia podem ser representados matematicamente por equações diferencias
ordinárias e parciais. Neste trabalho é utilizada a substituição do modelo matemático
contínuo (equação diferencial) pelo modelo numérico chamado método dos
elementos finitos, que por sua vez é implementado utilizando recursos
computacionais através de um software.
Este método é utilizado para analisar o comportamento estrutural da cúpula
da Igreja da Candelária, devido ao seu material constituinte, método construtivo e
patologias encontradas. Desta forma, verifica-se a correlação entre os danos
causados na estrutura e o seu desempenho estrutural.
6.1 O MÉTODO DOS ELEMENTOS FINITOS
O método dos elementos finitos é uma importante ferramenta computacional
para executar cálculos que na prática seriam muito complexos, dados os números
de incógnitas e graus das funções. Segundo NOVAIS (1993, pg. 55), este método
198
consiste em utilizar aproximações por partes, ou regiões, em vez de efetuar
aproximações de caráter global, produzindo equações algébricas simultâneas que
são geradas e resolvidas facilmente.
Segundo AZEVEDO (2003, pg. 3), antes do aparecimento do MEF, a análise
dos meios contínuos era efetuada por resolução direta dos sistemas de equações de
derivadas parciais que regem o fenômeno, tendo em consideração as necessárias
condições fronteira. Para facilitar a aplicação desta técnica a problemas não
elementares, era comum recorrer a séries de Fourier. Devido à sua complexidade,
estes procedimentos só eram aplicáveis a meios contínuos homogêneos e de
geometria simples. Para tentar ultrapassar algumas destas limitações, era freqüente
a substituição de derivadas exatas por derivadas aproximadas, calculadas com base
em grelhas de pontos. Da aplicação desta técnica resulta o método das diferenças
finitas, que, antes do aparecimento dos computadores, apresentava o inconveniente
de requerer a resolução de grandes sistemas de equações lineares. Para evitar este
inconveniente foram propostos diversos métodos baseados na sucessiva diminuição
de um conjunto de resíduos de cálculo. Devido à morosidade associada à aplicação
de qualquer um destes métodos, tornava-se muito atrativa a substituição do
problema real por outro semelhante, de modo a se poder recorrer a resultados
publicados em tabelas ou ábacos. Com o grande desenvolvimento que o método
dos elementos finitos teve na década de 60 e com a banalização do recurso ao
computador, passou a ser prática corrente a análise de estruturas de geometria
arbitrária, constituídas por múltiplos materiais e sujeitas a qualquer tipo de
carregamento. Este avanço é tão significativo que os outros métodos, atrás
referidos, deixaram praticamente de ser utilizados.
No âmbito da Engenharia de Estruturas, o Método dos Elementos Finitos tem
como objetivo a determinação do estado de tensões e de deformações de um sólido
de geometria arbitrária sujeito a ações exteriores. Quando surge a necessidade de
resolver um problema de análise de uma estrutura, a primeira questão que se coloca
é a sua classificação quanto à geometria, modelo do material constituinte e ações
aplicadas. O modo como o método dos elementos finitos é formulado e aplicado
depende, em parte, das simplificações inerentes a cada tipo de problema.
199
Segundo GIORDANO, (2002 p. 1058) a existência de juntas verticais e
horizontais de argamassa torna as alvenarias anisotrópicas. Segundo SOUZA (2004,
pg.57), no método dos elementos finitos, basicamente duas aproximações diferentes
têm sido adotadas para modelar tal anisotropia: a “micromodelagem”, ou
aproximação por dois materiais, e a macromodelagem, ou aproximação por material
equivalente. Na micromodelagem, a discretização segue a geometria real de ambos
os elementos, pedras e juntas de argamassa, adotando dois modelos constitutivos
diferentes para os dois componentes. Apesar dessa aproximação parecer a mais
apropriada, uma grande desvantagem surge do número extremamente grande de
elementos a serem gerados na medida em que a estrutura cresce em tamanho e
complexidade. Além disso, a capacidade computacional para analisar tais modelos
seria indesejavelmente elevada, isto sem considerar que a real distribuição de
pedras e juntas seria impossível de determinar, a menos que se fizesse uma
investigação invasiva. O macromodelo assume que a cúpula de pedra trata-se de
uma estrutura homogênea contínua que pode ser discretizada como uma malha
finita de elementos. O elemento então deverá ter um modelo constitutivo que deve
ser capaz de reproduzir um comportamento aproximado. Neste trabalho optou-se
pela modelagem numérica dos elementos estruturais através do MEF - Método dos
Elementos Finitos, com o uso da macromodelagem, já que a mesma tem se
mostrado capaz de reproduzir satisfatoriamente o comportamento estrutural da
cúpula da Igreja da Candelária.
6.1.1 A idéia geral do método
Segundo AZEVEDO (2003, pg.4), a formulação do método dos elementos
finitos pode ser baseada no método dos deslocamentos, em modelos de equilíbrio,
ou em métodos híbridos e mistos.
Segundo NOVAIS (1993, pg.56), inicialmente, a aplicação deste método se
faz através de uma subdivisão ideal do domínio de integração do problema em um
conjunto de regiões, formando uma malha de elementos finitos. Assim, a formulação
do MEF7 requer a existência de uma equação integral, de modo que seja possível
substituir o integral sobre um domínio complexo (de volume V) por um somatório de
integrais estendido a sub domínios de geometria simples (de volume Vi). Esta
200
técnica é ilustrada com o seguinte exemplo, que corresponde ao integral de volume
de uma função f .
∫ ∑∫ ⋅=⋅=
dVfdVfn
iVV i
1
(1)
Em (1) pressupõe-se que
∑=
=n
iiVV
1
(2)
Se for possível calcular todos os integrais estendidos aos subdomínios Vi,
basta efetuar somatório correspondente ao segundo membro de (1) para se obter o
integral estendido a todo o domínio. Cada subdomínio Vi corresponde a um elemento
finito de geometria simples.
Esta malha será caracterizada pelo tipo e número de elementos finitos
utilizados. Um tipo de elemento finito, por sua vez, estará definido principalmente por
sua forma geométrica e pelas funções de aproximação (interpolação) que utiliza.
Para problemas planos, as formas geométricas mais comuns são os triângulos, os
retângulos e os quadriláteros, os quais podem ter os lados retos ou curvos. Em
problemas tridimensionais utilizam-se tetraedros, hexaedros e paralelepípedos.
Cada elemento finito possuirá um número determinado de pontos nodais ou
nós, que diferem em número e posição de acordo com o tipo de elemento e os nós
podem ser internos ou externos. Então, deve-se utilizar uma malha de elementos
finitos e observa-se que, quanto mais refinada for a malha, maior será o número de
pontos nodais, e, portanto, melhores resultados obtidos.
Uma vez que a malha de elementos finitos tenha sido escolhida, é necessário
numerar, para referência nos passos seguintes, seus nós e elementos finitos. Em
seguida, é preciso definir as funções que aproximam o comportamento da variável
do problema sobre o elemento, para que se possam calcular suas matrizes
características.
201
6.2 PROPRIEDADES DOS MATERIAIS
A pedra de Lioz é classificada como calcário e, apesar de ter uma grande
presença nas construções históricas do Brasil, tem a sua origem em Portugal. Na
época do colonialismo português, os navios vinham carregados de pedras, usadas
como lastros, e retornavam cheios de mercadoria.
A pedra de Lioz é um tipo de rocha ornamental natural, ou seja, um calcário
de boa resistência para ficar em exposição às intempéries. Esta característica pode
ser confirmada através da observação das construções históricas de Lisboa e no
Brasil. As pedras da Igreja da Candelária foram extraídas e lapidadas em Portugal,
segundo o projeto, e foram transportadas de navio para serem montadas.
Segundo ALONSO (2002, pg. 27), argamassa pode ser definida como uma
“mistura plástica cimentosa composta principalmente de cal, areia e água, que
penetra nas reentrâncias dos blocos construídos, aglomerando-os firmemente”. Por
endurecer muito devagar e também pela sua baixa capacidade de impedir a
penetração da água, no século XIX começou lentamente a ser substituída pela
argamassa de cimento. Apesar dessas desvantagens, as argamassas de cal são
mais trabalháveis, são mais aderentes e têm um custo mais baixo.
A argamassa de cal e areia nas juntas das pedras de Lioz possui função de
ligar o aparelho e, principalmente, regularizar a superfície de contato e propiciar a
aderência entre os blocos. A espessura da argamassa na Igreja da Candelária é
aproximadamente 1 cm. Considera-se a resistência da argamassa neste estudo,
pois, como foi observado no Capítulo 4, as fissuras tendem a percorrer o caminho de
menor resistência, no caso as juntas com argamassas.
6.2.1 Origens e características da pedra de Lioz
As rochas ornamentais naturais suscetíveis de aproveitamento e valorização
encontram-se repartidas, em Portugal, um pouco por todo o território e a realidade
geológica compreende uma larga variedade de pedras naturais que proporciona um
grande uso deste material. As rochas sedimentares carbonatadas portuguesas
classificadas como calcários, à exceção dos poucos casos em que a dolomita ocorre
com relativa abundância, sendo, mesmo, dominante num deles, são constituídas
202
predominantemente por calcita que é, por vezes, o único mineral presente. Muito
acessoriamente ocorrem, em alguns, quartzo e minerais argilosos. Apresentam
texturas bastante diversas, em função da natureza, tamanho e percentagem dos
elementos clásticos que as constituem, do tipo de cimento e do grau de aglutinação
desses elementos.
Segundo MOURA (2001, pg.14), nas orlas sedimentares ocidental e
meridional de Portugal abundam espessas formações carbonatadas, cuja gênese se
processou em águas mais ou menos profundas da plataforma continental. As rochas
classificadas como calcário são provenientes de rochas sedimentares e uma das
características principais das rochas sedimentares é apresentarem-se estratificadas
numa seqüência de camadas de espessura variável, separadas por planos de
descontinuidade - os planos de estratificação. As principais áreas produtoras são a
Serra de Sicó, o Maciço Calcário Estremenho, a Região a Norte de Lisboa - Pêro
Pinheiro e a Bacia Algarvia. Em todas estas regiões os calcários explorados para
fins ornamentais são de idade Mesozóica. Citam-se ainda duas zonas distintas dos
arredores de Coimbra, uma a norte e outra a sul, onde ocorrem rochas carbonatadas
de idades Mesozóica e Quaternária, respectivamente. O grupo principal de
afloramentos de calcários ornamentais da Região a norte de Lisboa - Pêro Pinheiro
localiza-se a cerca de 50 km ao norte de Lisboa. Provêm daqui algumas das mais
tradicionais pedras ornamentais portuguesas, principalmente o Lioz. É um calcário
de idade Cretácea, cujo elevado valor econômico deriva, em grande parte, das cores
vivas que ostenta e da sua comprovada durabilidade. A atividade extrativa nesta
região ocorreu há pelo menos 6 séculos, conforme evidenciado pelo uso destas
pedras nos antigos edifícios, igrejas e monumentos de Lisboa, e de que resultaram
enormes pedreiras, a maioria atualmente inativa.
Algumas propriedades físicas estão apresentadas a seguir, com resultados de
ensaios executados por MOURA (2001, pg. 15).
Pedra de Lioz:
� Resistência à compressão: 1050 kgf/cm2;
� Resistência à flexão: 209 kgf/cm2;
203
� Densidade aparente: 2703 kg/m2;
� Absorção de água: 0,1% do peso.
6.2.2 Parâmetros adotados
Os dados utilizados nesta modelagem, como as características dos materiais
existentes e a memória de cálculo das cargas atuantes na cúpula, estão a seguir
relacionados e foram baseados nas seguintes normas brasileiras e portuguesas:
� NBR 12766 / 92 – Rochas para revestimentos – Determinação da massa
específica aparente, porosidade aparente e absorção d’água aparente/
método de ensaio;
� NBR 12767 / 92 - Rochas para revestimentos – Determinação da resistência à
compressão uniaxial/ método de ensaio;
� NBR 12763 / 92 - Rochas para revestimentos – Determinação da resistência à
flexão/ método de ensaio;
� NBR 12764 / 92 - Rochas para revestimentos – Determinação da resistência
ao impacto de corpo duro de rochas para revestimentos/ método de ensaio.
� NP EN 12372 / 01 - Métodos de ensaio para pedra natural. Determinação da
resistência à flexão sob carga centrada;
� NP EN 1925 / 00 - Métodos de ensaio para pedra natural. Determinação do
coeficiente de absorção de água por capilaridade;
� NP EN 1926 / 00 - Métodos de ensaio para pedra natural. Determinação da
resistência à compressão.
Os valores das propriedades mecânicas dos materiais adotados em todos os
modelos estão apresentados na Tabela 1.
204
Tabela 1 – Propriedades mecânicas dos materiais
Material Propriedades Valor Unidade
Módulo de elasticidade (E) 6 x 107 kN/m2
Coeficiente de Poisson (ν) 0,2 - Pedra de Lioz
Peso específico (γ) 26,5 kN/m3
Argamassa de cal Resistência a cisalhamento (τ) 166,67 kN/m2
As condições de apoio adotadas foram as seguintes: ao longo da base da
cúpula foi usado apoio de segundo gênero, impedindo deslocamentos horizontais e
verticais. Chegou-se a estas condições de apoio através dos estudos baseados em
MONTOYA (1981), de simulações preliminares e observações no local, onde as
condições de apoio mostraram ser as mais adequadas.
A Figura 80 mostra o arranjo em planta do lanternim e sua composição para o
cálculo de peso na abertura da cúpula.
Figura 80 – Cúpula da Igreja da Candelária. Fonte: ALVIM 1999, pg.290.
O lanternim possui uma parede circular formada por pedras de Lioz com as
seguintes medidas em metros (Figura 81):
205
Figura 81 - Planta baixa do lanternim.
Sendo a sua altura de 3,50m, calcula-se o volume e multiplica-se pelo peso
específico da pedra de Lioz, considerando o teto do lanternim, os ornamentos e a
cruz, chega-se a um valor de aproximadamente 217,39 kN.
6.3 MODELOS EMPREGADOS
A cúpula modelada foi criada a partir do traço real em planta da curva da
Igreja de Nossa Senhora da Candelária. A planta da fachada da Igreja foi retirada do
livro “Arquitetura religiosa colonial no Rio de Janeiro: plantas, fachadas e volumes”,
segundo ALVIM (1999), pg.290, e redesenhada num software gráfico de precisão,
com medidas em metro, para então iniciar o estudo da equação da curva.
Após o desenho aproximado ficar pronto, a cúpula foi dividida em meridianos
e paralelos conforme as medidas médias levantadas nas visitas técnicas. Foram
levantadas as coordenadas dos pontos e colocadas numa tabela para a construção
do gráfico em um software. A equação foi aproximada para o quarto grau.
206
y = 0,0002x4 - 0,0112x3 + 0,1814x2 - 0,3504x + 0,1948
0,0000
2,0000
4,0000
6,0000
8,0000
10,0000
12,0000
0,00
00
0,01
46
0,15
42
0,39
21
0,91
68
1,84
29
2,81
48
3,66
66
4,57
69
5,55
89
5,97
90
Figura 82 – Curva aproximada do quarto grau.
A partir do estudo da curva, chegou-se ao modelo adotado para a aplicação
no software que usa o método dos elementos finitos.
207
Figura 83 – Vistas do modelo empregado.
No software que aplica o método dos elementos finitos, inicialmente foi feita
uma malha central para colocação dos sólidos em anéis representando as pedras.
Com a aplicação da curva e as medidas médias de um bloco, fez-se a revolução em
torno de um eixo e obteve-se a cúpula aproximada. O material foi aplicado com os
parâmetros adotados já citados. Foram aplicadas a força da gravidade e a carga que
atua na abertura da cúpula, originada do lanternim e ornamentos. Então obtém-se a
casca de revolução com todos os parâmetros aplicados. A cúpula recebeu apoios
internos e externos para aproximação da situação real, onde as cargas são
aplicadas diretamente no tambor. A seção transversal demonstra a distribuição das
pedras e a cúpula em corte (Figura 84).
208
Figura 84 – Seção transversal da cúpula.
Para concretizar a criação do modelo, haja vista as limitações do usuário, a
cúpula foi modificada para a criação da sua modelagem, pois a situação real do
estudo de caso, já citado no Capítulo 5, indicava que as pedras tinham juntas
desencontradas e, por isto, possibilita uma situação mais favorável à redistribuição
de tensões no caso de falha estrutural. Desta forma, a análise é aproximada e as
situações de danos devem ser observadas considerando o arranjo original estrutural
(Figura 85).
Figura 85 – Cúpula modelada – Modelo 1.
209
6.4 RESULTADOS OBTIDOS
Com a cúpula modelada com as pedras de Lioz, definidos os apoios e cargas
aplicadas, é possível fazer o estudo de tensões distribuídas na sua superfície e as
deformações decorrentes.
A partir do processamento do software e a observação da modelagem, quanto
à distribuição de tensões, verificou-se que o comportamento da cúpula segue os
estudos apresentados MONTOYA (1981), pois há um acúmulo de tensões de
compressão no bordo de abertura onde atua a carga do lanternim e ornamentos. Na
zona média há uma diminuição da rede de compressão, o que se deve à
deformação da cúpula com o peso próprio e as cargas externas aplicadas,
ocorrendo uma tendência natural à formação de uma área de tração, favorecendo o
movimento das pedras por atrito e possíveis fissuras horizontais seguindo as juntas,
como foi observado em alguns pontos na visita à cúpula da Igreja da Candelária. No
apoio há novamente uma concentração de tensões de compressão (Figura 86). As
tensões foram processadas e os seus resultados estão expostos em kN/m2.
Figura 86 – Distribuição de tensões ao longo da cúpula.
210
Os resultados obtidos foram analisados por comparação entre as diversas
situações propostas. Tais situações foram comparadas através dos diagramas de
tensões e da análise das deformações.
A primeira situação é a observação das deformações ou acomodamentos da
estrutura com cargas aplicadas, através da observação do plano onde se encontra a
seção transversal (Figura 87).
Figura 87 – Seções transversais.
Para uma aplicação do estudo de deterioração da estrutura, as próximas
situações estão simulando danos nas pedras e juntas do sistema estrutural da
cúpula.
Retiraram-se duas pedras sucessivas da mesma linha vertical para simular
uma deterioração do material dos blocos e assim verificar o comportamento da
redistribuição de tensões. Ressalta-se que esta situação também pode ser causada
por um erro de intervenção e lembra-se que a situação real da cúpula da Igreja da
Candelária possui juntas desencontradas, logo a simulação feita neste trabalho
propicia maior risco de danos.
A seção transversal demonstra a localização da retirada das pedras na zona
média da cúpula.
211
Figura 88 – Seção transversal - Retirada das pedras.
A situação global, entretanto, oferece uma visão do conjunto, observando a
localização dos blocos no arranjo estrutural (Figura 89).
Figura 89- Cúpula global - Retirada dos blocos.
Na Figura 90 pode se observar as deformações causadas por esta simulação
de danos e a redistribuição de tensões, através do estudo global da cúpula.
212
Figura 90 – Distribuição de tensões na simulação.
Observa-se que há uma redistribuição de tensões ao longo da abertura
ocasionada pela retirada dos blocos. No entanto, percebe-se que uma maior
variação ocorre no perímetro da situação crítica. Nota-se a presença de acúmulo de
tensões de compressão na direção horizontal onde os blocos que delimitam a
abertura sofrem sobrecarga do sistema de esforços. Na direção vertical, verifica-se a
presença de uma formação de uma área tração, devido à deformação do material
pelo descarregamento sem apoio.
A próxima situação de dano tenta representar a ocorrência de uma fissura na
junta dos blocos, seja por deterioração da argamassa, seja por deterioração do
bloco de pedra.
213
Figura 91 – Cúpula global – fissura.
Nesta situação, fica clara a forma como o material se acomoda e a
redistribuição de tensões encontra o caminho do sistema estrutural da cúpula
através da rede de esforços (Figura 91). Verifica-se também a resistência da cúpula
às deformações causadas, já que sua espessura e arranjo estrutural beneficiam o
arranjo de distribuições de esforços.
Com a fissura, observa-se a formação de uma área de acúmulo de tensões
de tração ao longo dos blocos com maior dano estrutural. Desta forma, nota-se a
quebra da ligação monolítica dos elementos da região deteriorada, possibilitando a
ação de agentes para possíveis deteriorações.
214
Figura 92 – Detalhe da fissura nas juntas dos blocos de pedra.
7 CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES
Este trabalho faz uma proposta de análises e estudos direcionados a cúpulas
históricas e sua presença na arquitetura urbana. Conforme detalhado ao longo dos
capítulos, esta dissertação propõe uma ampliação de informações de cúpulas
antigas e suas respectivas características.
Ao final deste trabalho, é possível expor algumas considerações a respeito do
comportamento estrutural das cúpulas, seus respectivos sistemas construtivos, das
patologias mais freqüentes e das análises da modelagem computacional.
Essa dissertação busca elucidar e ampliar estudos sobre o patrimônio
histórico e cultural edificado, com especial ênfase no comportamento estrutural das
cúpulas históricas. A pesquisa bibliográfica por histórico arquitetônico e métodos
construtivos demonstrou a escassez de informação registrada para um estudo
detalhado com o objetivo de intervenções necessárias. Resgatar essas técnicas
construtivas é de suma importância para o crescimento do banco de dados nacional
na preservação do patrimônio edificado e contribui para promover a preservação
pelo usuário.
Compreender o funcionamento de um elemento arquitetônico com tipologias e
materiais aplicados de formas tão diferentes em sua estrutura, capaz de suportar os
seus próprios esforços e também as cargas de utilização, é um processo complexo
de busca e investigação sobre a melhor metodologia de análise para possível
restauro. Para melhor avaliar o grau de deterioração de uma determinada cúpula,
procurando caracterizar o nível de segurança estrutural em que se encontra,
procurou-se nesse trabalho analisar o comportamento estrutural com estudos
matemáticos e modelagens, buscando uma melhor definição para uma possível
intervenção, seja ela localizada ou global, e os procedimentos de segurança
216
necessários, como o escoramento da estrutura, a recuperação dos materiais
deteriorados ou apenas a adoção de medidas de limpeza e manutenção dos
acabamentos.
O estudo detalhado do comportamento da estrutura, com as variações de
materiais e técnicas construtivas, fornece subsídios à tomada de decisões por parte
dos profissionais envolvidos na restauração de bens imóveis, sejam arquitetos ou
engenheiros. As patologias mais freqüentes registradas neste trabalho fornecem um
maior número de informações para um levantamento e observação por um
profissional responsável por uma possível intervenção no imóvel.
As informações sobre cúpulas históricas buscaram aumentar o conhecimento
das cascas de revolução com diferentes formas e espessuras, verificando a
aplicabilidade das teorias das cascas e buscando respostas às questões de arranjos
estruturais presentes nos estudos de casos. Observou-se, com as visitas técnicas,
que as patologias e anomalias encontradas poderiam ser amenizadas se fosse feito
um sistema de manutenção para serviços de reparos a pequenos danos. Logo,
muitas restaurações poderiam ser evitadas com medidas preventivas.
A utilização da modelagem computacional favoreceu uma maior percepção
sobre os comportamentos estruturais citados ao longo do trabalho. Através das
situações de danos propostas foi possível constatar que o comportamento das
cúpulas históricas é beneficiado por seus arranjos estruturais, suas técnicas
construtivas e os materiais empregados. Entretanto, qualquer elemento de uma
construção necessita de uma manutenção preventiva para a preservação e
existência da construção.
Propõe-se um aprofundamento de pesquisa a partir desse trabalho, visto a
complexidade desse assunto e suas muitas vertentes. Ressalta-se a necessidade de
propostas de modelagens mais próximas do estudo de caso real e uma maior
dedicação ao estudo de comportamento estrutural com danos e patologias
encontrados nas cúpulas históricas. Da observação do patrimônio histórico no
decorrer do trabalho, verificou-se a necessidade de um plano de inserção do
indivíduo como parte da preservação. A educação sobre a importância do patrimônio
histórico nacional ultrapassa as vertentes políticas e compreende a cidadania de um
217
povo e seu contexto histórico. Observa-se que a evocação da cultura estimula a
busca de conhecimento e favorece o crescimento em sociedade
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