C2LAB Laboratório de Construção da Faculdade de Arquitectura da Universidade do Porto Prof. Nuno Lacerda Lopes c2faup@gmail.com

MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO

COBRE

Astrid Bouchiquet Fábio Steque Marthe Dupond

 

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ABSTRACT Este trabalho tem como objetivo mostrar a evoluçao do metal cobre e sua utilidade para a humanidade dando um recorte especial para a arquitetura e construçao. Para tanto, pesquisamos desde seu historico e contexto cultural ate seus aspectos tecnicos, dando exemplos de detalhamento construtivo, exemplo de projetos arquitetonicos, arquitetos, dentre outros.

 

 

01 Enquadramento Histórico, Origem e Cronologia O cobre foi um material essencial ao homem desde os tempos pré-históricos. O cobre faz parte das etapas da história da humanidade, teve um papel importante em numerosas civilizações : desde egípcios, passando pelos romanos até a cultura moderna presente em todo mundo. Portanto, o cobre foi o primeiro metal utilizado pelo homem. Os primeiros homens que utilizaram o cobre rapidamente notaram que este poderia ser martelado facilmente em folhas e as folhas poderiam atingir inúmeras formas cada vez mais complexas. Os artesões metalurgistas puderam, assim, realizar objectos de decoração, mas o cobre e as suas misturas principais, o bronze e o latão, sempre foram mais que um meio de embelezamento decorativo. Embora o ferro tenha sido o metal básico de qualquer civilização ocidental a partir de Roma, a capacidade de resistência do cobre à corrosão permitiu-lhe permanecer igualmente funcional durante a Idade Média e os séculos sucessivos da revolução industrial e até os dias atuais.

O cobre entrou na era moderna com a chegada da eletricidade onde provou-se ser o metal por excelência. Com a era da eletricidade o século XIX obteve um considerável aumento de procura do cobre. A Grã-Bretanha era o principal produtor por um longo período do século XIX, mas novas minas foram abertas nos Estados Unidos, no Chile, e mais tarde na África. Até em 1911 a produção mundial de cobre derretido ultrapassa pela primeira vez 1 milhão de toneladas por ano. Com o aumento de todas as atividades humanas que ocorreram na revolução industrial, novas utilizações importantes foram encontradas para o cobre e a evolução dos conhecimentos metalúrgicos conduziu à introdução de numerosas novas misturas para este metal.

Hoje, mais de 5 milhões de toneladas de cobre são produzidas a cada ano e os metais do cobre fazem um papel cada vez mais vital para a tecnologia moderna. Os aspéctos técnicos do cobre conduziram para sua utilização maciça em canalizações do Egito, revestimento de milhares de coberturas pelos romanos. Estas utilizações foram perpetuadas até os dias atuais, nos quais podemos ver obras de arquitetura contemporânea usufruindo da qualidade técnica do cobre em coberturas, fachadas, além da sua utilização para instalações hidráulicas e elétricas.

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02 Cultura e Contexto O cobre é um metal muito interessante por manter dois aspectos ao longo da história da humanidade, que envolvem o manejo estético e decorativo como também um aspecto técnico e construtivo.

Primeiramente, na Antiguidade, o cobre teve uma vasta utilização para objetos de caça, utensílios domésticos e decorativos. Ao longo do tempo, descobriu-se sua utilidade na construção. Os romanos, que possuem uma enorme quantidade de monumentos construídos, perceberam a qualidade do cobre para revestir coberturas, assim como os egípcios construíram sistemas de tubulação hidráulica com este material.

O cobre passa a ter um aspecto não só estético ou decorativo como também um aspecto técnico e construtivo.

As instalações hidráulicas foram aperfeiçoando-se ao longo da evolução da humanidade e, na revolução industrial, intensifica-se o aprimoramento não só das instalações hidráulicas como também das instalações elétricas.

Para a Arquitetura Moderna o cobre restringiu-se, basicamente, aos aspectos construtivos das histalações prediais.

A arquitetura contemporânea resgata o aspecto estético do cobre na construção com a intensa utilização deste material nas fachadas arrojadas de seus edifícios. Seus aspectos técnicos de maleabilidade, leveza, resistência técnica são aproveitados de forma a possibilitar o uso do cobre em qualquer região do mundo, da mais quente até a mais fria, como o Centro de Ciências Antártico, no Pólo Sul.

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03 Modos de Aplicação Em geral as lâminas de cobre natural, laqueadas ou patinadas nas suas várias espessuras são processadas tecnicamente nas coberturas ou revestimentos verticais e inclinados por meio de encaixes tradicionais com junta elevada simples ou com caibros de madeira, consistindo no sistema comprovado por sua forma mais prática de executar um revestimento de cobre.

Coberturas e tetos

Como todo material, o cobre possui dilatação térmica. Nas coberturas de cobre estes movimentos são imperceptíveis, mas as chapas ou bandas que as compõem devem apresentar detalhes construtivos compatíveis com a necessária estanqueidade e impermeabilidade. Portanto, a colocação das chapas é feita de maneira que possam movimentar-se livremente em todos os sentidos em função do seu sistema de apoio. Fixá-la diretamente a trama estrutural da cobertura ou ao suporte base por meio de pregos ou parafusos pode provocar empenamento e rupturas na cobertura e na estrutura do edfício. Isto porque, o cobre, em contato direto com metais como ferro, zinco e alumínio, corrói estes quando exposto às águas pluviais. A química denomina este processo como pares galvânicos, no qual o metal mais eletronegativo é destruído, no caso o ferro, zinco ou alumínio.

Considerando-se uma temperatura máxima de 80 ºC a 90 ºC, obtem-se uma variação dimensional máxima de aproximadamente 15mm em uma chapa de 10m de comprimento. Ademais, no transcurso de um mesmo dia, no verão, a variação da temperatura do metal é muito grande e como resultado estará submetido a movimentos alternativos. Então, conclui-se a necessidade absoluta de deixá-lo livre para movimentar-se assim como de protegê-lo. Para tanto é necessário interpor papel especial tipo kraft alcotroado ou feltro asfalto, para evitar danos ao metal e criar uma barreira de vapor. Sobre o papel alcotroado ou feltro asfalto, também se utiliza a colocação de papel alumínio para evitar aderência destas barreiras de vapor com as chapas de cobre face à possíveis derretimentos destas pelo excesso do aumento de temperatura.

Calhas e Condutores

A execução e uso das calhas e condutores de cobre para escoamento das águas pluviais são praticamente iguais às de chapa galvanizada. Entretanto, apresentam melhor desempenho técnico cujos elementos constituintes se unem por recobrimento simples ou encaixe por compressão. No

entanto, em ambos os casos, torna-se indispensável a solda das juntas de maneira a assegurar melhor a sua estanqueidade, sendo que nas calhas recomenda-se também a adoção de rebite nas uniões.

Paredes verticais

Na sua execução, podem-se utilizar placas de cobre puro ou ligas com comprimento em torno de 3m, dependendo da dobradeira existente, e espessuras variando de 0,4 a 0,6mm. Seu processo construtivo se caracteriza pela adoção e fixação de um requadro formado por uma retícula de madeira maciça (sarrafos) no elemento suporte (paredes de tijolos ou de betão) mediante parafusos de latão ou similar. As áreas ocas existentes entre sarrafos, formadores de retícula, devem ser preenchidas com isolante térmico e acústico, dependendo das condições ambientais.

Sobre esse reticulado de madeira fixa-se o suporte base de madeira (compensado ou aglomerado) que por sua vez irá receber as chapas de cobre. É necessário permitir a livre dilatação das chapas, deixando os orifícios onde se inserem os parafusos ou pregos de cobre com diâmetros maiores que estes.

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04 Um Autor A arquitetura de Herzog & de Meuron é caracterizada pela experimentação e investigação artística, tanto na seleção visual dos materiais quanto na sua execução, que liga o interior com o exterior de maneira concreta e poética ao mesmo tempo. Suas criações são referência para a arquitetura contemporânea.

Grande parte de seus projetos tem uma natureza comum ou semelhante, apresentando fachadas revestidas em metais, sendo um deles o cobre, explorando sua maleabilidade, plasticidade e efeito estético. Portanto, o uso de metais como um “envelope” para o edifício é uma de suas técnicas mais exploradas.

Não é apenas uma mera colocação de placas de cobre ou outros metais. Muitas vezes eles trabalham com perfurações únicas nestas placas, dando uma característica singular à obra como também possibilitando uma relação do exterior com o interior do edifício.

A natureza comum ou semelhante conforma a simplicidade de uma caixa, que se compõe de um teto plano e de grandes janelas. Em outros termos, podemos dizer que é a identidade das suas construções, uma arquitectura orgânica. Isto significa que a construção é concebida para se adaptar ao território e seu entorno.

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05 Uma Obra Young Museum, São Francisco, EUA

Um incomparável trabalho de fachada concebida por Herzog & de Meuron faz que doravante, sobre a costa ocidental americana, a construção de fachada é usada de acordo com um superlativo novo: nunca antes o cobre foi utilizado para revestir um edifícil de tamanha grandeza. Milhares de folhas de cobre, de dimensões e de formas diferentes, individualmente onduladas e perfuradas, abrangem a fachada do Young Memorial Museum à São Francisco.

Situado no Golden Gate Park, o novo museu substitui o original construído em 1919 e que tinha sido danificado severamente pelo grande tremor de terra de 1989, para finalmente ser demolido em 2002. O novo projeto dos arquitectos suíços Herzog & de Meuron foi realizado durante os três anos seguintes, com o concurso do escritório de arquitetos Fong & Chan à São Francisco. O museu reabre as suas portas em outubro de 2005 - uma nova construção que reune arte, arquitectura e ambiente sobre um lugar às múltiplas faces. Com este novo museu de belas artes, São Francisco recebe uma obra notável que faz justiça à apresentação da sua coleção num valor inestimável. Sobre uma superfície de exposição de cerca de 8.000 m², o visitante pode assim ver duma maneira inteiramente nova uma das coleções de arte mais importantes e mais completas do Oeste dos Estados Unidos.

Para criar a imponente fachada, milhares de folhas de cobre foram onduladas e perfuradas de acordo com motivos personalizados, assim harmonizou tanto quanto possível a arquitetura contemporânea com o seu entorno natural, no caso o parque que cerca o museu. Mais de 420 toneladas de cobre formam agora o envelope externo castanho do novo Young Museum. As folhas de cobre foram fabricadas à máquina por peritos conhecidos em carpintarias metálicas complexas destinadas à arquitetura. O escritório suíço de Herzog & de Meuron é conhecido por suas soluções que inovam, distinguindo a integralidade dos projetos que têm realizado atualmente no mundo inteiro.

O exterior do museu de Young foi todo realizado em cobre. É, talvez, a maior e mais sofisticada obra criada revestida em cobre. Realizaram-se inúmeros testes de exposição ao vento, de deformação e os de perfuração que, enfim, permitiram determinar a forma, a dimensão e espessura das folhas de cobre aplicadas. Este material reveste cerca de 13.000 m² de cobertura e 18.000 m² de fachada. A impressionante fachada reune 7.200 peças individuais, que diferem todas uma das

outras em forma e dimensão; se considerarmos a construção como um todo, nenhuma peça apresenta contrapartida às formas similares. A estética fascinante criada pelas folhas de cobre bem onduladas de acordo com motivos incessantemente variáveis, baseadas em fotografias das árvores do Golden Gate Park apresentam um tratamento numérico, dando à fachada uma superfície variada e rica em nuances. As ondulações e perfurações do cobre foram feitas para dar a impressão da sombra que as árvores do Golden Gate Park fazem sobre a superfície.

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06 Um Corte Construtivo O detalhamento abaixo é do edifício Sarphastistraat, Amsterdan, Holanda. É uma obra do escritório do arquiteto Steven Holl.

O edifício é totalmente revestido em cobre verde perfurado e possui um esquema de fixação por aço galvanizado para que não haja corrosão.

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07 Aspectos Técnicos do Material O cobre é um elemento que aparece naturalmente. Presente na crosta terrestre, nos oceanos, nos lagos e nos rios, encontra-o-se sob forma de vestígios ínfimos ou de ricos depósitos minerais. O cobre está naturalmente presente em todos os ambientes hídricos e aquáticos, incluindo os sedimentos. Reencontra-o-se igualmente no solo.

Um material à prova do tempo

Longevidade: fala-se mais frequentemente de uma duração de 100 anos, certas construções estão lá para provar que um telhado de cobre pode ter uma duração de vida até à 400 anos.

Resistência: Um telhado de cobre não necessita de uma manutenção regular graças ao processo natural de formação patina, que forma uma película verde impermeável, insolúvel e muito aderente que protege o cobre das agressões externas

Leveza: Um telhado de cobre pesa em média metade menos que um telhado de chumbo e um quarto menos que um telhado em telhas.

Resistência térmica: A dilatação do cobre é bem menor que a do chumbo ou o zinco, de aproximadamente 20%. Com menos movimento sob o efeito do calor, a longevidade é aumentada consideravelmente. O cobre trabalha com facilidade sem estar a romper, mesmo à baixa temperatura. O cobre é um material dotado de uma flexibilidade que o faz um material polivalente em qualquer situação, como por exemplo em zonas climáticas extremas.

Maleabilidade: Graças à sua grande plasticidade sob o efeito de uma tensão, o cobre empresta-se particularmente bem à deformação e o acabamento. Tetos planos, cortes complexos, curvas audaciosas, o cobre adapta-se à tudo e dá assim uma grande liberdade ao projetista.

As cores do cobre

O critério estético é um elemento essencial para os arquitectos contemporâneos, assim o cobre possui uma paleta de cores interessante.

Vermelho alaranjado : esta cor é a primeira fase do cobre.

Castanho : mais ou menos escuro por oxidação progressiva do metal resultante da formação de óxido acobreado.

Pátina verde : compostos insolúveis, impermeáveis e muito aderentes protegem o cobre naturalmente.

Ambiente

As qualidades essenciais do cobre inscrevem-se numa direção de consciência ambiental que integra o conjunto do ciclo de vida de uma construção, da concepção até a reciclagem. É duradouro, resistente à corrosão e de fácil execução em obra. O uso do cobre contribui para limitar o volume dos desperdícios e reduz no mínimo as intervenções de manutenção.

Ademais, o cobre é 100% reciclável. Assim, o processo de reciclagem não altera em nada as propriedades do cobre: o cobre reciclado derrete-se com o cobre novo e pode ser reutilizado exatamente da mesma maneira.

Arquitetura

As obras de arquitectura contemporânea utilizam-se bastante das qualidades essenciais do cobre em cobertura e fachadas. Fachadas lisas, em relevo ou truncadas, das apostas em obras em lascamento, cassete ou painel, o cobre permite uma grande criatividade.

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08 Alguns pormenores de construção 3D Nos seguintes detalhamentos em 3D, nota-se uma nítida preocupação em separar o cobre das demais estruturas em metal. Isto se deve, como já foi citado anteriormente, pelo fato de que o cobre, em contato com metais como o alumínio, zinco, dentre outro, faz com que estes metais sejam corroído quando em contato com água.

Na figura menor temos um exemplo esquemático de cobertura em cobre. Na segunda e maior figura temos um corte esquemático da Ecole de Beaux Art em Clermont Ferrand. Sua fachada possui uma parte revestida em cobre e sua fixação foi feita de acordo com o modelo em 3D, utilizando ripas e compensado em madeira para que as chapas em cobre fiquem bem assentadas e sem contato com demais metais.

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09 Referências de Catálogo e Marcas Abaixo estão listadas algumas empresas que trabalham com produção e venda de cobre:

KME

KME é a maior fabricante mundial de semi-acabados de cobre e ligas de produtos de cobre (com exceção do fio de cobre). Com raízes profundas na história industrial de vários países europeus, a KME é hoje uma empresa competitiva e unida, um líder à escala internacional.

O interesse industrial apresenta catorze unidades de produção estrategicamente localizadas em cinco países europeus com maiores mercados de produtos acabados, semi-acabados, assim como na China. Com uma ampla rede de vendas nos cinco continentes, é plenamente capaz de satisfazer as necessidades de seus clientes em todo o mundo.

Os produtos oferecidos pela KME são para sistema de coberturas, tubos industriais, latão e vergalhão de cobre, sistemas de canalização, laminados e produtos para engenharia.

http://www.kme.com

Lundin Mining Corporation

A Lundin Mining Corporation é uma companhia de mineração de metais variados com operações em Portugal, Suécia, Espanha e Irlanda, produzindo cobre, zinco, chumbo e níquel.

As operações em território português acontecem na Mina de Neves-Corvo, situada no Baixo Alentejo, no bordo sul da Faixa Piritosa Ibérica. Com excelentes infra-estruturas (ferrovias, auto-estrada, energia, operações portuárias e aeroportos), encontra-se a 220 km de Lisboa e a 102 km de Faro.

http://www.lundinmining.com

Austral Wright Empresa Australiana que disponibiliza catálago on-line com vários perfis de cobre: folhas, barras, cilindros, dentre outros, em diversos tamanhos e espessuras.

Catálogo on-line disponível em:

http://www.australwright.com.au

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10 Bibliografia e outras Referências Edifícios 1. Jewish Centre, Munich Wandel Hoefer Lorch Architekten 2.Tourism Buildings, Ponte de Lima, Lisbonne Jõao Alvaro Rocha Arquitectos 3..Queen Mary College Student Village, London Fielden Clegg Braldley 4.Kumu Art Museum, Tallinn, Estonia Vappavuori Architects 6.Clip House, Madrid, Spain Bernalt-Léon y Asociados 5.Svalbard Science Cente, Spitzbergen, Norway Jarmud / Vignaes AS Architects 7.Fujitsubo, Tokyo, Japan Archivision Hirotani Studio 8.Spiral Café, Birmingham Marks Barfields Architects 9.Museum of Vitoria, Spain Mangado y Asociados 10.St. Henry’s Ecumenical Art Chapel, Finland Sanaksenaho Architects 11.School of Arts, Clermont-Ferrand AS Architecture Studio 12.Vicar Theatre, Almeria, Spain Carbajal + Solinas Verd Arquitectos Acontecimentos Copper in Architecture Awards Website www.copperconcetp.com www.copper.org www.procobre.org Lirvros Corte: Elements in Architecture, materials (Ed. Taschen) Historia: 60 Centuries of Copper by B. Webster Smith

Revistas Architectural Copper Review

L' EUROPEAN COPPER INSTITUTE

O European Copper Institute (ECI) é uma associação entre os principais produtores de cobre mundiais (representados pela Associação Internacional do Cobre, Ltd) e a indústria européia do cobre. A sua missão consiste em promover pela Europa as vantagens do cobre para a sociedade moderna, através da sede em Bruxelas e através da sua rede europeia de 11 associações de promoção do cobre.

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