Robert Halvorson
O engenheiro de estruturas iniciou sua carreira no escritório Skidmore Owings & Merril (Chicago, EUA). Atuou nos escritórios de Chicago, Houston, Nova York e Londres. Tornou-se sócio em 1983. No ano de 1996, fundou sua própria empresa, Halvorson and Partners (Chicago), que está presente também em Atlanta e Abu Dhabi. Tem projetos executados nos Emirados Árabes, Rússia, China, Espanha e Coreia, além dos Estados Unidos. Nos últimos 30 anos, projetou mais de 40 edifícios altos. Possui bacharelado em Engenharia Civil pela Cornell University, em 1974, e mestrado em Engenharia Estrutural pela Stanford University, em 1975.
Pode-se dizer que o engenheiro estrutural Robert Halvorson é um especialista em edifícios altos. Seus mais de 40 projetos desse porte incluem o Caja Madrid (Espanha) com 250 m de altura; Index Building (Dubai, Emirados Árabes) com 85 andares; Central Market (Abu Dhabi, Emirados Árabes), com três torres de até 88 andares; e o Russia Tower, ainda não construído, que será a torre mais alta da Europa, com 600 m de altura. Para projetar a estrutura de edifícios altos é fundamental considerar elementos não tão importantes para construções mais baixas: os ventos laterais e a diminuição do tamanho dos pilares. "Os pilares em edifícios altos diminuem por volta de 4 mm por andar", afirma o engenheiro, e a diminuição não é igual, o que traz dificuldades para o encaixe do piso, por exemplo. Robert também comenta sobre edificações curvas e o form finding exercises, exercício de simulação que auxiliou na geometria da cobertura do pavilhão dos Emirados Árabes (UAE Pavillion) na Expo Shangai 2010. Sobre o Brasil, Robert fala sobre a pressa que os profissionais enfrentam hoje, e como isso pode prejudicar principalmente os projetistas estruturais, que são os primeiros a definir seu projeto. E, mesmo com esse grande volume de obras sendo feitas, uma coisa nunca pode se deixada de lado: a segurança dos indivíduos.
Em artigos anteriores, o senhor afirmou que as principais influências na estrustura de um edifício alto são o peso próprio e o vento lateral, ou abalos sísmicos. Como a estrutura e arquitetura podem ajudar a superar essas influências?
Esse é o grande desafio. Fazer um bom prédio é encontrar uma solução que é arquitetonicamente bela e estruturalmente eficiente em equilibrar essas forças. Essa é a parte "divertida". Às vezes, funciona dessa forma, outras vezes não. Alguns edifícios são mais bem-sucedidos que outros. O Russia Tower é um exemplo de edifício belo, em minha opinião, e cuja concepção estrutural é totalmente eficiente. Em prédios altos, é necessário que a estrutura da fachada seja tratada com um pórtico espacial. Em prédios altos, são necessárias colunas para carregar o peso próprio às fundações, e o engenheiro pode optar por materiais de alta resistência para otimizar. Mas o engenheiro não consegue alterar muito a carga devida ao peso próprio. Então a chave para projetar edifícios altos é resistir com eficiência aos carregamentos laterais, de vento ou sísmicos. No Russia Tower, o fato de as colunas se inclinarem e envolverem o edifício não teve nenhum custo ou material extra. Deste ponto de vista, é um edifício muito eficiente.
No Brasil, não reservamos muito tempo para a fase de projeto.
Sim, todos têm muita pressa. Nos EUA já houve épocas em que todos estavam muito ocupados, dando mais importância a construir um edifício rapidamente que da maneira certa. Esse é um grande problema, tanto para arquitetos mas particularmente para engenheiros estruturais, porque usualmente o arquiteto tem bastante tempo para terminar seus desenhos, pois não se executa as paredes exteriores até o final. Mas a primeira coisa a ser construída são as fundações, então precisamos saber o que é a estrutura do edifício muito antes do arquiteto.
No seu projeto do Pavilhão dos Emirados Árabes (UAE Pavilion), para o Expo Shanghai 2010, foram utilizados uma série de form finding exercises. Do que consistem esses exercícios e que tipos de edifícios podem utilizá-los?
Há dois tipos de edifícios: um são as torres, com pilares e vigas; outro é com arco, ou cúpula. Os primeiros têm componentes que flexionam, e nesses últimos, a estrutura vem de seu formato - e são muito eficientes. Um exemplo é uma ponte suspensa por cabos, como a ponte sobre o rio São Francisco. Os cabos não são muito grandes, mas se no lugar houvesse uma viga, ela seria enorme. Para esse edifício (UAE Pavilion) um arco seria uma forma perfeita, considerando a distribuição do peso. Se fosse construído dessa maneira, não haveria flexão. Mas, no lugar, modificou-se a estrutura, de modo a não ficar totalmente perfeita, e ocorreram flexões em certas áreas. Basicamente, o form finding analisa as cargas em toda a estrutura e apresenta a forma perfeita que resiste às cargas sem flexionar. Nesse edifício, algumas partes da cobertura estavam muito planas, e nós as "puxamos" de volta para fora.
Vocês mudaram a forma.
Sim. O interessante foi que não precisamos mudar muito a forma para obter uma grande mudança de comportamento.
Como o dispositivo "Tuned Liquid Damper", utilizado por exemplo no Elysian Hotel, controla os movimentos de edifícios altos? Isso pode ser utilizado em edifícios a partir de quantos andares?
Ele auxilia a diminuir a vibração do edifício sentida pelas pessoas. Em edifícios altos, pode-se sentir a vibração do edifício no último andar, e ele ajuda a não se sentir tanto. A única forma de avaliar sua utilização é por túnel de vento. Quando o vento atinge o edifício, sua ação pode ser analisada em duas partes: uma pressiona o edifício, a outra o sacode. A única forma de se dizer o quanto o edifício sacudirá é por meio de um estudo de túnel de vento, e então se conclui se o edifício precisa dessa "ajuda".
Quais são as diferenças e particularidades, você diria, entre um projeto de edifícios altos e os demais?
Há duas grandes diferenças. Uma são os carregamentos laterais, que são o desafio primordial. Em um edifício baixo, o peso próprio é o mais importante, então projetamos para que não desabe com seu peso. Os ventos são menores, em comparação com edifícios altos. Nos altos, os ventos direcionam todo o projeto, estabelecem todo o conceito sobre o qual o edifício irá se desenvolver. Com o conceito correto, ele pode ser muito eficiente; com o errado, ineficiente. Outra particularidade é a redução dos pilares. Imagina-se que os grandes pilares de concreto ou aço são totalmente imóveis, inalteráveis. Mas, na verdade, os pilares em edifícios altos encurtam por volta de 4 mm por andar. Em um edifício com 100 andares, ele será mais baixo que o imaginado. Isso não seria um problema se todos os pilares reduzissem igualmente, mas eles diminuem diferentemente, e o piso então se desencontra e nada mais se encaixa. Há histórias de alguns edifícios em que os engenheiros se enganaram, e o piso se desencontrou por 3 cm ou 4 cm. É preciso saber como calcular esses encurtamentos diferenciais.
As cargas dinâmicas de ventos e pequenos sismos podem abreviar muito a durabilidade das estruturas. Esses eventos devem ser considerados nos projetos quanto à vida útil da edificação?
Edifícios são projetados para resistir a ventos e tempestades muito fortes que ocorrem raramente, uma vez a cada 50 ou 100 anos. Em condições normais, os ventos são baixos, com força de 1% a 5% em relação a esses raros. Mesmo os que ocorrem uma vez ao ano equivalem a 50% ou 60% deles, metade do que o edifício está projetado para suportar. Então não há uma grande questão acerca dos ventos, a estrutura pode viver para sempre. Quanto a abalos sísmicos, é diferente. Edifícios são projetados para ruir em um terremoto grave. As vigas envergam, literalmente. Mas os engenheiros buscam projetá-los para ruir de modo dúctil. Dessa forma, o elemento estrutural esgota a sua capacidade deformando-se continuamente sem apresentar uma forma frágil de ruptura.
Esses novos projetos permitem uma vida útil maior?
Até bem recentemente, quando ocorria um forte terremoto o engenheiro ficava satisfeito se as pessoas saíssem do prédio e ele não caísse. Mas poderia ser preciso que se derrubasse o prédio e construísse de novo, o que é uma grande perda econômica. Porém, recentemente começou a se pensar na performance do projeto, e é possível decidir por uma performance melhor. Mesmo que haja estrago, o prédio pode ser reparado, ou mesmo não haver estrago e ele entrar em operação imediatamente. Esse conceito é muito caro, mas é útil para se projetar hospitais, por exemplo, pois não se pode demolir um hospital.
Fazemos com frequência reportagens sobre novos concretos como: pós-reativos, hiperalta-resistência, concretos vitrificados, concreto autoadensável etc. Até onde o senhor imagina que a tecnologia do concreto pode chegar? O que de fato tem aplicabilidade e deve se tornar tendência?
Todos esses materiais são ferramentas para o engenheiro ou construtor utilizarem em circunstâncias especiais. Concretos de alta resistência são uma solução padrão, mas para edifícios comuns não são necessários, então não são usados. Já o concreto autoadensável é o próprio concreto, parecido com uma "sopa". Se a peça de concreto a ser executada for muito complexa, certamente será usado o autoadensável, mas ele não é necessário sempre. O mesmo ocorre para concreto com fibras e de hiperalta-resistência, eles não são necessários sempre, mas para trabalhos e situações particulares.
O concreto convencional, então, vai continuar sendo largamente utilizado?
Sim, cerca de 90% do concreto utilizado nos EUA é convencional. E não precisa ser diferente. Tenho certeza de que o concreto terá melhorias, mas não sei quais serão.
Quais os novos materiais, não somente novos concretos, devem fazer parte do escopo de trabalho dos projetistas nas estruturas da segunda metade do século XXI?
Está cada vez mais difícil encontrar agregados para concreto. Teremos que encontrar um meio de reciclar materiais para formar agregados, ou seja, reusar tudo o que usamos uma primeira vez. Não vejo, para engenharia estrutural, outros materiais para substituir aço e concreto. Não há nada tão eficiente para ser utilizado.
A sustentabilidade já impõe aos arquitetos projetos mais enxutos. Isso terá impacto também nos projetos estruturais, principalmente de concreto armado. O aumento da resistência do concreto, por exemplo, poderá ajudar os arquitetos a chegarem nas formas desejadas com mais economia, menos pilares e estruturas "mais abertas". O senhor vê uma nova maneira de fazer engenharia estrutural?
Eu penso essa questão de maneira um pouco diferente de outros engenheiros. Parece-me que construir um edifício é somente uma fração dos recursos usados em sua vida útil. As pessoas que trabalham em um prédio de escritórios dirigem de suas casas a seus trabalhos e de volta para casa todos os dias. Nos 100 anos em que o edifício estará lá, muito mais energia terá sido gasta nesses deslocamentos do que na construção. O grande desafio é pensar nas cidades como um todo, localizar os edifícios onde há transporte público e assegurar que a cidade funcione. Esse é o verdadeiro desafio. Quanto à engenharia estrutural, a primeira providência para tornar um edifício sustentável é utilizar menos materiais. Porque quanto menos materiais se usa, menos recursos são extraídos, menos energia é gasta, tudo isso.
E como podemos alcançar esse uso econômico de materiais?
Um bom começo é utilizar materiais com alta resistência. A verdade básica em projeto estrutural e arquitetônico é que o bom projeto pode minimizar a quantidade de materiais. Novamente, o Russia Tower é um bom exemplo. Os grandes benefícios em projetos ecoeficientes são o uso de menos materiais ou reúso de materiais. A maioria do aço utilizado nos EUA é reciclada, não há quase nenhum aço sendo produzido. Há casos em que pavimentos de concreto são quebrados e reutilizados como agregado em rodovias, ou o resíduo de altos fornos da siderurgia, que "queimam a frio". É um problema horrível livrar-se deles, mas essa cinza age como um cimento, então parte do cimento Portland pode ser substituído por esses resíduos. É um reúso fantástico.
Cada vez mais os custos de manutenção são fator importante no escopo dos projetos. Que tipo de práticas dos arquitetos o senhor critica nesse sentido? O senhor imagina que os arquitetos veem com clareza a questão da manutenção quando estão projetando?
Acho que sim. Às vezes um arquiteto propõe um material inusitado, que ele considera interessante para o prédio. Um conhecido meu, proprietário de um edifício, recebeu uns anos atrás a proposta de um arquiteto para usar piso de madeira em um lobby de um edifício comercial. Mas o lobby recebe muito tráfego de pessoas, chuva, sujeira, pessoas com saltos altos... seria muito difícil para manter, e o proprietário se impôs e negou o material.
Mas, no geral, você acredita que a manutenção é bem considerada?
Acho que as pessoas pensam nisso. Em termos da vida útil do edifício, se a estrutura não se molhar, provavelmente durará para sempre. À medida que a parede exterior mantiver a água fora da estrutura, nada vai corroer, então ela durará bastante. Os sistemas mecânicos, como ar condicionado, devem durar pelo menos 20 anos. E a manutenção da parede exterior deve ser feita a cada 50 anos. Então, em teoria, a estrutura do edifício fica para sempre, fazendo-se substituição dos sistemas mecânicos a cada 20 anos.
As estruturas mistas concreto-aço são soluções interessantes por evitar grandes carregamentos, aliviar as estruturas e permitir grande flexibilidade de layouts. No entanto, são dois materiais - concreto armado e estruturas metálicas - que se comportam de maneira muito distinta. No seu ponto de vista, o que ainda é preciso equacionar nos projetos de estruturas mistas?
Acho que sabemos tudo de que precisamos para construir corretamente. O ponto é que, fundamentalmente, há dois materiais que usamos: concreto e aço. A questão é qual parte da estrutura deve ser feita com qual material, mais apropriado para cada necessidade. Estruturas mistas são mais complexas para se construir porque a construtora tem que executar uma peça de concreto, outra de aço, outra de concreto etc. Isso requer muita coordenação e planejamento.
Cada um desses materiais, concreto e aço, são apropriados para quais necessidades?
Concreto é muito bom para carregar o peso próprio para as fundações, é muito forte e não muito caro. Por outro lado, para um vão de 25 m seria horrível, resultaria em vigas enormes. Com aço, podemos ter treliças, diagonais, de modo que os serviços mecânicos passem através delas. E fácil trabalhar com aço. Em todos os prédios altos acima de 30 andares dos últimos 20 anos, aproximadamente, há apenas um feito somente com aço. De todos os outros, metade é de concreto e metade de estruturas mistas. Prédios residenciais tendem a usar concreto, não só no Brasil mas pelo mundo todo, porque é muito eficiente. Prédios comerciais ou de uso misto tendem a ser de estrutura mista.
As reações álcali-agregados, ao lado da corrosão, são as principais responsáveis por patologias estruturais. O que pode ser feito para evitar a ocorrência dessas patologias?
Não conheço muito a química da reação, mas, basicamente, o problema pode ser resolvido testando-se o agregado e utilizando-se o tipo certo de cimento. E, se for utilizado o mesmo agregado, do mesmo fornecedor que já foi testado, provavelmente ele será o mesmo. Muitos anos atrás, nos EUA, houve muitos problemas, antes de os testes se tornarem padrão. Hoje, os próprios fornecedores realizam testes bem precisos nos agregados.
A segurança ao fogo, embora os casos de colapso no Brasil sejam muito raros, é um fator ainda pouco considerado nos projetos. Como nossa cultura é praticamente voltada à arte do concreto armado, o senhor vê necessidade de soluções passivas nas estruturas?
Não conheço a legislação no Brasil, mas claramente estruturas de concreto armado, no geral, são melhores que estruturas de aço para resistência ao fogo. Um edifício em aço pode ter a mesma resistência ao fogo que um em concreto, mas precisará de mais cuidados. O conceito fundamental no mundo sobre segurança ao incêndio não é necessariamente proteger o valor do edifício em si, mas sim proteger as vidas nele. O TRRF (Tempo de Referência de Resistência ao Fogo) trata do número de horas em que o fogo pode queimar sem ocorrer nenhum colapso. Para edifícios mais altos, o TRRF é maior, e as pessoas levam mais tempo para saírem. Acredito que a solução mais importante para salvar vidas e minimizar danos, e que funciona muito bem nos EUA, é o uso de sprinklers (chuveiros automáticos de extinção de incêndio). Segundo uma estatística norte-americana, nos EUA nunca se perdeu uma vida em um edifício com sprinklers. É incrível. Em determinado edifício que tinha sprinklers somente a partir de certo andar, o fogo foi subindo e parou nesse andar.
Qual o impacto do colapso do World Trade Center nos novos projetos de edificações realizados nos Estados Unidos? Como aquela estrutura teria se comportado se fosse de concreto armado?
É interessante, as pessoas pensam diferentemente sobre catástrofes. Algumas pensam que, se há alguma possibilidade de ocorrer uma grande catástrofe, como um avião atingindo um prédio, ou um grande terremoto, então isso deve ser considerado no projeto. Outras pessoas pensam que tais eventos são tão raros, e provavelmente nunca ocorrerão, então não é preciso considerá-los no projeto. Ambas são reações humanas. Na profissão de engenheiro acredito que projetar um edifício para resistir a um choque de avião não é o melhor uso de recursos. Você quer mesmo gastar todo esse dinheiro com algo que provavelmente nunca vai acontecer?
E o que você tem visto? As pessoas procuram por essa proteção pontual?
Projetamos dois edifícios em Chicago um ano após o atentado. Um foi para o locatário que quis se mudar da Sears Tower, com medo de que fosse um alvo para terroristas, e quis que seu novo prédio fosse seguro. Então, projetamos para resistir até a carros-bomba, com colunas grandes e fortes, uma camada espessa de concreto contra explosões. O outro edifício foi feito para um empreendedor privado, e perguntamos se ele gostaria que o prédio resistisse a explosões. Ele perguntou se isso custaria mais, e então declinou. Tratava-se de um edifício de 40 andares, e em Chicago todos são dessa altura. Por que aquele seria um alvo no meio de tantos? No final, acredito que as duas posições são legítimas. Houve um movimento nos EUA para se mudar os códigos, incorporando mudanças quase sem custo. Um ano atrás, essas mudanças não faziam parte do código nacional. Em minha opinião, deveria haver algumas mudanças sutis, como tentar unir os prédios de forma melhor que no passado. Se o WTC fosse feito de concreto armado, é possível que resistisse melhor ao impacto. Contra o incêndio, com certeza, resistiria melhor.
Temos pela frente uma Copa do Mundo de Futebol e uma Olimpíadas para organizar. No que diz respeito às estruturas esportivas, que conselhos o senhor daria a quem vai projetar as arenas que serão usadas nesses eventos?
Eu nunca projetei um estádio. Acredito que o melhor a fazer é contratar projetistas que já fizeram isso antes, que conhecem e já solucionaram problemas anteriormente, que possam dizer: "Isso pode ser feito de três maneiras, uma boa, outra melhor, e esta é a melhor". O objetivo é que o resultado seja um bom produto a um bom preço, porque há estádios que funcionam bem e outros não, tanto em relação à estrutura como à arquitetura.
E quanto ao fato de sermos um País em desenvolvimento, justifica-se o uso de padrões altos?
Em um país em desenvolvimento, claro que deve haver preocupações em não se desperdiçar recursos. Mas o mais importante é a preocupação com a segurança.
