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Histórico

As estruturas metálicas têm sido usadas desde o século XII, na forma de tirantes e pendurais de ferro fundido, que funcionavam como elementos auxiliares em estruturas de madeira. No século XVI tornaram-se comuns as estruturas de telhado em ferro fundido, com sistemas estruturais pouco racionais, uma vez que nessa época a análise estática encontrava-se em fase inicial de desenvolvimento.

No final do século XVIII começaram a ser construídas cúpulas de igrejas e pontes. As pontes possuíam vãos em arco ou treliçados, com elementos de ferro fundido submetidos à compressão. A primeira dessas pontes, datada de 1779, situa-se em Coalbrookdale, sobre o Rio Severn, na Inglaterra, e possui arcos de ferro fundido vencendo um vão central de 30 m.


Ponte em Coalbrookdale

Em Wearmouth, também na Inglaterra, no ano de 1796, foi construída uma das mais arrojadas pontes em ferro fundido da época, com um arco triarticulado de 70 m de vão.

Ponte em Wearmouth

Na primeira metade do século XIX o cálculo estrutural passou por notável progresso, surgindo os sistemas estaticamente lógicos. Além disso, teve início a laminação de perfis, o que possibilitou a produção industrializada de componentes estruturais de ferro laminado. A ponte pênsil de Menai, em Gales, com vão central de 177 m, finalizada em 1826, ilustra bem esse período, no qual, também, começaram a ser construídos edifícios industriais em estrutura metálica.


Ponte pênsil de Menai

Com o advento da tração a vapor e a construção da primeira ferrovia, em 1827, a estrutura metálica passou a ser usada nas estações de passageiros e nas novas pontes. Um exemplo notável é a Ponte Brittania, concluída em Menai em 1850. O tabuleiro era formado por duas vigas contínuas de seção fechada retangular, com vãos de 70 m, 140 m, 140 m e 70 m, respectivamente, cada uma conduzindo em seu interior uma linha ferroviária.



Ponte Brittania

Os primeiros anos do período compreendido entre 1850 e 1900 foram marcados pela construção de diversas pontes ferroviárias. Alguns acidentes ocorridos com essas pontes, no entanto, e o projeto de estruturas cada vez mais arrojadas, tornaram premente a necessidade de se usar um material estrutural de melhores características. Toda a atenção voltou-se então para o aço, já conhecido desde a antigüidade mas que, por falta de um processo industrial de fabricação, possuía custo muito elevado. Resolvendo esse problema, em 1856, o inglês Henry Bessemer criou um forno que tornou possível, a partir de 1860, a produção de aço em grande escala. Para consolidar essa conquista, foi desenvolvido em 1865 o processo Siemens-Martin, ainda mais eficiente. Por volta de 1880 surgiram os primeiros laminadores.

A primeira ponte com estrutura de aço foi de Eads, sobre o Rio Mississipe, em Saint Louis, Estados Unidos, construída entre 1867 e 1875, com um vão central de 158 m ladeado por vãos de 153 m, todos em arco. Trata-se de uma ponte rodo-ferroviária, com dois tabuleiros, um sobre o outro.



Ponte de Eads

Os edifícios de andares múltiplos em estrutura metálica, ainda utilizando o ferro, começaram a aparecer também no início da segunda metade do século XIX. Em 1885, foi terminada a construção em Chicago, pelo engenheiro Willian le Baron Jenney, do Home Insurance Building, um edifício com dez pavimentos e o primeiro do mundo com estrutura de aço. Deve-se salientar que a invenção do elevador, apresentado pela primeira vez por Elisha Graves Otis, em 1853, na Exposição de Nova York, foi fator fundamental para viabilização dos edifícios de andares múltiplos.


Edifício Home Insurance Building durante a construção e finalizado

Com relação à construções arrojadas, com grandes alturas, concluídas no final do século XIX, merece destaque a Torre Eiffel, finalizada em 1889 por Gustave Eiffel, com 312 m de altura, símbolo até hoje da capital francesa.



Torre Eiffel durante a montagem e atualmente

De 1900 até nossos dias, houve grande desenvolvimento no estudo do comportamento das estruturas de aço, principalmente no que se refere à instabilidade e à plasticidade, foi inventada a solda elétrica, criados os parafusos de alta resistência e os aços de alta resistência mecânica e resistentes à corrosão atmosférica. Passaram a ser construídos corriqueiramente edifícios de andares múltiplos, centros de compras (shopping centers), pontes, pavilhões de exposições, coberturas de ginásios de esportes e de estádios, edifícios industriais, torres de transmissão de energia e de telecomunicações, etc., com sistemas estruturais cada vez mais criativos e ousados.

Diversas obras ilustram o grande desenvolvimento alcançado pela estrutura de aço, em todas as etapas de trabalho, ou seja, planejamento, projeto, cálculo, fabricação e montagem. Como exemplos, entre as pontes, podem ser citadas:

- a ponte sobre o rio São Lourenço, em Quebec, Canadá, concluída em 1917, que possui o maior vão treliçado do mundo (549 m);

Ponte sobre o rio São Lourenço em Quebec

- a ponte Presidente Costa e Silva, unindo as cidades brasileiras do Rio de Janeiro e de Niterói, concluída em 1974, cujo vão central, com cerca de 300 m, é o maior do mundo em viga reta de alma cheia (essa ponte possui pilares de concreto espaçados de 50 m e tabuleiros de concreto, com exceção  daqueles dos  três  vãos  centrais,  com 200 m-300 m-200 m, que são em estrutura metálica);


Ponte Presidente Costa e Silva

- a ponte Akashi-Kaikyo, finalizada em 1998, que cruza o estreito de Akashi, ligando Honshu, na ilha principal do Japão à Ilha Awaji, e que possui o maior vão em ponte pênsil do mundo (1990 m).


Ponte Akashi-Kaikyo

Entre os edifícios de andares múltiplos usando estruturas de aço, podem ser lembrados vários com cerca de uma centena de pavimentos. Um exemplo clássico é o Empire State Building, inaugurado em 1931 em Nova York, com altura total de 381 m. Outros exemplos marcantes são o John Hancock Center, em Chicago, com 344 m de altura, concluído em 1969 e o Sears Towers, também em Chicago, com 443 m de altura, de 1974.


Empire State                            John Hancock Center                            Sears Tower
Exemplos de edifícios muito altos