Gridshells em madeira: morfologia, aplicabilidade, comportamento estrutural e projeto

Abstract

Gridshells são estruturas com formas curvas de definição livre, com elevada eficiência estrutural garantida com quantidades de material reduzidas. Como o próprio nome indica, resultam da associação de estruturas do tipo casca (“shell”) com grelhas (“grid”), ou seja, podem ser consideradas como cascas discretizadas em elementos lineares que formam uma grelha. Estas condições permitem uma grande variabilidade arquitetónica, aliada a um bom desempenho estrutural. A presente Dissertação consiste num estudo detalhado sobre gridshells em madeira e no qual são abordados vários conteúdos que permitem caracterizar este tipo de solução estrutural. Em primeiro lugar apresentam-se o conceito e a aplicabilidade, a história e casos práticos, as vantagens da utilização da madeira na sua construção, os métodos construtivos, ligações entre os elementos, as condições de fronteira e o potencial de desenvolvimento que demonstram; Seguidamente, apresenta-se a explicação do comportamento estrutural das gridshells, fazendo um enquadramento com as estruturas do tipo casca (onde é válida a teoria da membrana) e expõem-se algumas características estruturais; Por fim, apresentam-se as várias etapas e correspondentes técnicas de execução da fase de projeto de estruturas deste tipo, bem como os aspetos normativos relativos ao seu dimensionamento. Com este estudo verificou-se que as gridshells estão ainda numa fase embrionária da sua aplicabilidade, mas que têm todas as condições para poder crescer cada vez mais como potencial solução construtiva, dada a otimização do material que a eficiência do seu comportamento estrutural produz, devido ao crescente interesse demonstrado por parte de Arquitetos e Engenheiros, à maior divulgação que têm tido na última década e à grande evolução dos meios de projeto que se tem verificado recentemente

Gridshells are curved structures with a freedom design characterized by a high structural efficiency achieved with very few material. As the name suggests, they can be defined as shell structures, but instead of considering a solid surface, they are displayed on a grid pattern. These assumptions allow a wide architectural range combined with a good structural behaviour. This Dissertation is an in-depth study of timber gridshells in which several characteristic aspects were taken into account. First of all, the concept and applicability of this structural solution are presented, followed by its history and case studies, the advantages of using timber in its construction, the ordinary construction techniques, the connections between the laths, the boundary conditions and gridshells’ development potential; Secondly, the structural behaviour of gridshells is explained by doing a comparison with real shells (where the membrane theory is valid), and some structural issues are presented; Finally, all the necessary steps towards the project and corresponding execution methods are shown, alongside with the required normative aspects related to the design. The overall study has demonstrated that timber gridshells are still in an initial phase of its development, although they hold the perfect conditions to grow in a sustainable way, proved by the soaring interest on this structural solution among Architects and Engineers, by the wide dissemination they have had over the last decade and by the evolution of the technological project mechanisms registered lately.