Como engenheiros criam arranha-céus que parecem fisicamente impossíveis

Stephen DeSimone, presidente da DeSimone Consulting Engineers em Nova York, está projetando um novo tipo de arranha-céu. Ele trabalha em estruturas diferentes de qualquer outra coisa no mundo: prédios altíssimos e ao mesmo tempo compactos.

A cidade de Nova York está enfrentando um grande boom imobiliário com prédios cada vez mais altos, especialmente em alguns quarteirões de Manhattan. Uma combinação perfeita de circunstâncias econômicas está produzindo prédios altíssimos que são ridiculamente finos. E, neste ano, parece que há uma corrida para ver qual arranha-céu consegue vender a cobertura mais cara da cidade.

A DeSimone é uma das poucas empresas que trabalham com essas construções estranhas, cada uma delas resultado de uma série complexa de negociações envolvendo legisladores, acordos e forças do mercado.

No momento, a empresa está focada em um prédio projetado pelo arquiteto Robert A.M. Stern. Sua cobertura pode se tornar o apartamento mais caro vendido na história de Nova York, por US$ 175 milhões, enquanto mais de US$ 1,1 bilhão em apartamentos foram vendidos no prédio ainda em construção.

Para DeSimone, o que é realmente incrível neste prédio em particular não tem nada a ver com a questão econômica criada por forças do mercado. Se você olhar para o prédio de 290 metros de altura, vai perceber que ele tem apenas 16 metros de largura. É uma proporção de 18:1, um desafio estrutural que é incomum fora desse nicho de imóveis.

Construindo um túnel de vento
Em prédios altos e finos como esse, a forma como o vento reage ao design da fachada é tão importante quanto qualquer outra coisa na estrutura. “As pessoas não entendem que esses prédios não querem ser aerodinâmicos”, diz DeSimone.

Quando pensamos em arranha-céus, normalmente imaginamos o ar fluindo ao redor de fachadas de vidro. Mas prédios que parecem como velas ou asas tendem a agir como se fossem isso mesmo, o que gera forças estruturais perigosas. Em edifícios altos e finos como este, o objetivo é quebrar o vento – capturando-o em cantos, fendas ou ornamentos para reduzir sua velocidade.

Isso significa que DeSimone e sua equipe desenvolveram peças de protótipo do prédio e então as testaram em um túnel de vento. Lá, em uma passagem intensa de vento, arquitetos podem simular as forças que atingirão suas criações todos os dias. “Fizemos projetos antes nos quais sentamos em um túnel de vento com os arquitetos e uma pistola de cola”, ele diz.

É assim que os designs arquitetônicos encontram a realidade. Neste ponto, os engenheiros precisam assumir o controle. “Não se trata necessariamente do que os arquitetos querem”, explicou DeSimone. “Trata-se de ouvir, e é assim que vamos fazer isso funcionar.”

Quando você olha para a fachada neoclássica do prédio da firma de DeSimone, os túneis de vento não são as primeiras coisas a pipocarem na sua cabeça. Mas é a partir deles que os prédios começam a ganhar vida. “Esse foi um processo que começamos antes mesmo de colocar a caneta no papel”, explica DeSimone.

Tudo é um protótipo
Os arquitetos que trabalham com DeSimone são frequentemente chamados de “starchitects” (arquitetos-estrela) de forma pejorativa. São designers célebres que comandam estúdios pequenos, mais semelhantes a boutiques do que a uma loja de departamento. O trabalho de DeSimone é pegar as imagens e ideias elegantes deles e transformá-las em matemática.

O difícil é que cada prédio é único. “No nosso negócio, tudo o que fazemos é praticamente um protótipo”, explica DeSimone. “Muitas das coisas que esses arquitetos tentam fazer nunca foi feita antes – eles estão usando materiais de uma forma que nunca foi usada antes.”

Vamos pegar o IAC Building, projetado por Frank Gehry, como exemplo. Neste edifício, todas as colunas são inclinadas. Esse design permitiu que a estrutura ficasse mais resistente. “Nós aprendemos que, ao inclinar as colunas, você cria uma quantidade incrível de força horizontal”, diz DeSimone.

E então temos o HL23, de Neil Denari, uma torre resistente que literalmente paira sobre o parque suspenso High Line. Para isso dar certo, a equipe de DeSimone precisou construir um esqueleto de aço para o prédio e, assim, conseguiu colocá-lo meio que flutuando sobre o parque.

IAC por C-Monster/cc; HL23 por Forgemind ArchiMedia/cc

Zaha Hadid é outra de seus clientes, e está erguendo um prédio de 62 andares chamado 1000 Museum Tower em Miami. Foi necessário um período de dois anos para desenvolver a estrutura do edifício. Originalmente, os braços metálicos sinuosos que rodeavam a fachada eram puramente cosméticos – o prédio era razoavelmente normal, mas lembrava uma forma de vida alienígena com um exoesqueleto.

DeSimone encontrou uma forma de tornar esse exoesqueleto decorativo uma parte da engenharia estrutural do prédio. Eles são feitos com painéis pré-moldados ocos produzidos em Dubai que são preenchidos com cimento quando são instalados. É realmente um exoesqueleto, assim como o conceito de Hadid.

Mesmo que cada um desses prédios seja único, o conhecimento adquirido em um pode ajudar no desenvolvimento de outros. É possível ver isso na evolução dos prédios retorcidos. O que começou com o edifício de Gehry – em que todas as colunas estão inclinadas – acabou chegando a um prédio torcido em Abu Dhabi chamado Regent Emirates Pearl

O trabalho de DeSimone nesses projetos agora está ajudando no desenvolvimento de prédios retorcidos em Miami projetados pelo arquiteto dinamarquês Bjarke Ingels. Cada um desses prédios começa como um quadrado e então torce e se torna um retângulo maior conforme ele sobe – um efeito chamado de “mudança de forma” por DeSimone.

Esse alongamento nos andares superiores existe por um motivo simples: os andares de cima são mais caros. Para que gastar espaço nos pisos mais próximos ao chão quando todo mundo quer uma cobertura? A retorcida, por sua vez, garante um visual único ao prédio.

Isso parece incrível do ponto de vista arquitetônico, e é o sonho de uma construtora imobiliária implacável, por isso DeSimone encontrou uma forma de tornar esse negócio ainda mais vantajoso. A maior parte dos arranha-céus de Miami são construídos com concreto sólido, o que acaba ocupando um espaço precioso em seus andares. Ao usar paredes de aço composto, os engenheiros conseguiram reduzir a espessura dessas paredes pela metade.

A curto prazo isso é mais caro, mas o espaço extra em cada um dos andares garante um valor mais alto na venda do apartamento – e, consequentemente, compensa os gastos extras com a estrutura.

Quando arquitetos ganham comissões, o sucesso do seu trabalho depende não apenas do seu design, mas também de parceiros – empresas locais que oferecem serviços em outras cidades para consultorias de engenheiros como a DeSimone, que precisam entender a física por trás da arquitetura. É um trabalho relativamente ingrato: afinal, é raro você ouvir alguém elogiar uma engenharia estrutural.

“[Arquitetos] são as celebridades, e nosso trabalho é atuar nos bastidores para ajudá-los a realizar sua visão”, explica DeSimone. Mas ele está feliz com isso; ganhar crédito não é a única recompensa. Também há o desafio. “Não importa quão alto seja o prédio no qual você esteja trabalhando hoje, sempre tem um maior a caminho.”

Autor: GizModo