Reforço estrutural e logística afinada de equipe interdisciplinar garantem resistência e estratégia para instalação de órgão de tubos em galeria da Catedral Evangélica de São Paulo. Texto por Gustavo Curcio e Larissa Iole

A Fundação Mary Harriet Speers ganhou o noticiário recentemente ao inaugurar, em parceria com a Universidade de São Paulo e a Primeira Igreja Presbiteriana Independente de São Paulo, um novo Órgão de Tubos no centro de São Paulo. A fundação, que completou em setembro 37 anos, fez dessa parceria a oportunidade e chance de inovar o Projeto SoArte com a implementação de um curso de órgão para seus estudantes, que utilizarão o novo instrumento para praticar. O instrumento ficou encaixotado por seis anos e tinha como objetivo inicial ser instalado num Centro de Convenções no campus da Universidade de São Paulo (USP). No entanto, a obra foi paralisada e o instrumento ficou sem destino. O órgão foi construído em Barcelona pela empresa alemã Gehard Grenzing. Existem apenas outros quatro instrumentos como este em todo o mundo, com dois na Espanha, um no Japão e outro em Bruxelas.

O organista e professor do Departamento de Música da Escola de Comunicação e Artes da USP, Dr. José Luis de Aquino, ressalta como a chegada do órgão de tubos na comunidade é um grande acontecimento. O professor conta sobre a procura de um lugar para instalar o órgão, sobre a necessidade de encontrar um parceiro corajoso e comprometido com a música. Foi assim que nasceu a parceria entre a USP, a Catedral Evangélica de São Paulo e a Fundação Mary Speers, pelo fato de todas verem com bons olhos o estabelecimento de um convênio que iniciará uma nova fase da vida musical paulista. A aliança entre as 3 instituições possibilitou à cidade receber o instrumento, que será usado para o ensino da música e concertos abertos à comunidade, além das atividades litúrgicas da Catedral. 

“Apoiar, incentivar, assistir, desenvolver e promover a cultura, a educação e tornar a música acessível a parcelas maiores e mais carentes da população”. Essas foram as intenções da inauguração do órgão, alinhadas aos princípios da Fundação. “O instrumento será o primeiro órgão — de grande porte e com enorme gama de recursos — acessível na cidade aos estudantes. Mais do que isso, além de poder fazer uso para estudo, o órgão fomentará o início de uma programação musical regular, oferecendo à cidade mais um importante espaço para a música, localizado em região de fácil acesso”, reforça o professor.

Adaptação e reforço estrutural

A equipe multidisciplinar formada pelo engenheiro Gilson Moreira, da Fundação Mary Speers, o professor Pedro Wellington Gonçalves do Nascimento Teixeira, do Departamento de Engenharia de Estruturas e Geotécnica da Escola Politécnica da USP e o engenheiro Thomas Carmona, da Carmona Soluções Estruturais, recebeu a incumbência de avaliar estruturalmente a galeria que receberia o instrumento. O templo da Catedral Evangélica de São Paulo já possuía um órgão de tubos instalado na abside, posterior à mesa da eucaristia. O instrumento construído em 1911 foi instalado na igreja em 1988, recebido como doação de uma comunidade-irmã do sul dos Estados Unidos. Diante disso, optou-se por instalar o instrumento, que se adaptou às dimensões do espaço disponível, sobre o braço esquerdo da cruz projetada pela planta do edifício.  A possibilidade da instalação do órgão de tubos na catedral deveu-se às dimensões e vãos da galeria que, coincidentemente, atendiam e favoreceram a possibilidade dessa implementação. 

“A instalação do órgão de tubos deu-se numa das galerias do templo da Catedral Evangélica de São Paulo. Para a instalação nesse local, foi necessária a avaliação da estrutura existente mediante prospecção, ensaios não destrutivos de esclerometria e ultrassom e avaliação da carga do órgão de tubos a ser distribuída na estrutura existente. Diante desses levantamentos, mostrou-se a necessidade do reforço estrutural para suportar tal carga”, explica Gilson Moreira. Segundo ele, o apoio das diversas peças do órgão de tubos foi feito sobre uma estrutura metálica devidamente calculada, gerando a distribuição das cargas na estrutura existente da galeria. Tal estudo e adaptação do projeto original espanhol às normativas brasileiras, assim como a execução das estruturas metálicas, foi feito pela empresa PlanMetal Estruturas Metálicas. As questões relativas ao reforço estrutural da galeria foram calculadas pela Carmona. “As etapas de implementação foram as seguintes: elaboração do projeto estrutural; demolição das arquibancadas e retirada do forro de madeira sob a galeria; prospecção de colunas e vigas; reforço estrutural com contrução de viga extra; instalação de estrutra de vigas de aço para apoiar os equipamentos; acabamento, pintura e limpeza do local”, explica Moisés Barbosa, administrador da igreja. 

“Imaginava-se que havia uma arquibancada construída de alvenaria sobre uma laje horizontal (na galeria em questão). Acreditava-se que a remoção da arquibancada constituiria um alívio de cargas sobre a estrutura e que as intervenções de reforço estrutural seriam pequenas”, explica Carmona. No entanto, após a remoção do forro de madeira pela face inferior da laje da galeria, constatou-se a existência de uma laje inclinada. Foi então necessário realizar um cadastro geométrico e de armaduras, para que fosse feita a verificação da estrutura de concreto armado e auxiliar na concepção da estrutura metálica de suporte ao órgão”, completa o engenheiro. 

“Durante a montagem da estrutura metálica, constatou-se que a retirada da balaustrada da galeria favorecia a redução do peso da instalação do órgão de tubos, assim como o transporte vertical das peças até a galeria”, conta Moreira. Após a demolição dos degraus da galeria, constatou-se a existência de uma laje inclinada, ao contrário do que se imaginava, ou seja, uma laje plana. Diante disso, consulto-se o técnico da Grenzing acerca da possibilidade de se apoiar as peças sobre a laje inclinada. 

A Carmona sugeriu que as vigas principais, que antes eram retas, fossem projetadas em seu primeiro vão acompanhando a inclinação da laje e com um segundo vão horizontal com um balanço a partir da viga do guarda-corpo da galeria superior. Essa alteração demandou a adaptação do projeto dos equipamentos do órgão. “As vigas metálicas principais são responsáveis por levar a carga para os pilares da fachada lateral da catedral e para a viga principal da galeria superior”, explica Thomas. Diante da magnitude das cargas adicionais e uma série de dificuldades geométricas encontradas, o reforço da viga principal, inicialmente previsto para ser realizado em fibra de carbono, deu lugar a um reforço com aumento de seção e armadura complementar. Esse reforço foi realizado apenas pela face interna da viga de modo que ficasse oculto sobre o forro de madeira e não houvesse alteração arquitetônica.

A viga anterior não dispunha de seção resistente de concreto necessária para permitir o simples acréscimo de fibra de carbono ou chapa metálica na região tracionada. Além disso, a existência de um talão (engrossamento) na face inferior dificultava a colocação de faixas para reforço da armadura vertical (estribos), o que geraria inclusive um enorme volume de demolição de alvenaria e acabamentos originais abaixo da viga, o que foi evitado com a solução em aumento de seção, preservando grande parte do arco inferior.

Desafios ao longo do percurso

“Ao ser convidado pelo prof. José Aquino para comparecer a uma reunião sobre a instalação do órgão, reunião esta que consistiu em minha primeira participação na questão, o reforço da estrutura já estava executado e se iniciaria em breve a montagem do instrumento. A reunião tinha como pauta principal a definição precisa da carga do instrumento que seria efetivamente colocada sobre a laje do piso superior. Naquela ocasião, foi apontado que o valor da carga, inicialmente estipulado como sendo de 134 kN (13,4 tf) seria na verdade de 187 kN (18,7 tf), conforme novas estimativas fornecidas. Foi então esclarecido pelo representante da Grenzing, que essas variações decorriam de detalhes da montagem do equipamento, que implicavam em maior ou menor distribuição dos elementos sobre a laje superior. Uma vez esclarecida a diferença entre valores de carga, os responsáveis pelo reforço estrutural comunicaram que verificariam a estrutura de aço e o reforço da estrutura de concreto, já executados, em face desse novo valor de distribuição da carga” explica o professor Pedro Wellington. 

Durante a execução do reforço estrutural e a montagem dos equipamentos, foram montados tapumes de modo que a igreja pudesse continuar em uso, sendo necessário um extremo cuidado na geração de pó ou queda de detritos dado que os equipamentos que constituem o órgão são extremamente sensíveis ao pó e as variações de temperatura. “Além disso, a geometria complexa da estrutura guardou várias surpresas para a execução, sendo fundamental o acompanhamento técnico da Carmona para solução de problemas imprevistos e esclarecimento de dúvidas da equipe de execução e montagem”, conta Thomas.

Etapas de preparo da estrutura do templo

Fonte: Gilson Moreira, engenheiro da Fundação Mary Speers

1. Demolição dos degraus existentes na galeria.
2. Conferência de dimensões da galeria.
3. Prospecção de lajes, vigas e pilares.
4. Demolição da Balaustrada da galeria.
5. Projeto de estrutura metálica executado em conjunto com Grenzing, Carmona Engenharia e PlanMetal com vista a elaboração do projeto final levando em conta adaptações, cargas e a equivalência entre as normas europeia e brasileira.
6. Execução da estrutura metálica.Serviço de apoio à equipe de elétrica e civil.
7. Reforço estrutural.

A montagem do instrumento

“As caixas contendo as peças do órgão de tubos foram retiradas do Campus da USP e transportados até a Catedral em horários específicos e autorizados, através de Guincho, guindaste aranha e caminhão Munck”, explica Moreira. O içamento até a galeria foi feito por meio de guincho e guindaste-aranha montados dentro da catedral. “Tanto a retirada das caixas no campus da USP, o desmonte, conferência e içamento foram feitos dentro da catedral pela empresa SP Transportes Verticais juntamente com a equipe da Grenzing, e ainda as empresas JBA instalações elétricas — que fez a adaptação da rede para um sistema trifásico — e  empresa JVD no apoio das obras elétrica e civil, respectivamente”, explica Moisés Barbosa, administrador da igreja. 

O posicionamento e a colocação dos tubos foram monitorados por uma  equipe no piso da catedral e outra  na galeria, ajustando a colocação dos 3.500 tubos sobre a estrutura metálica. Nessa etapa, foram instaladas  também as peças, os equipamentos e às instalações elétricas  necessárias para a montagem final do órgão de tubos.

Durante os estudos, montagem e a afinação do órgão de tubos, participaram equipes de técnicos  vindos da Alemanha, Portugal, Espanha e Holanda, somando-se a eles a equipe do Brasil. Por ocasião do trabalho de  afinação e harmonização, que durou 40 dias em fevereiro de 2019, vieram os afinadores holandeses.

Como funciona um órgão de tubos?

O órgão produzido em Barcelona, pelo atelier de Gerhard Grenzing, encaixou-se perfeitamente ao nicho sobre o braço esquerdo da cruz da nave. Ostenta 3.500 tubos de metal e madeira. A equipe de harmonização, vinda direto da Espanha para a instalação do instrumento, conta sobre a funcionalidade desse instrumento: “Ao olhar para os tubos da fachada, vê-se uma série de tubos alinhados. Este conjunto pode ser comparado a uma flauta de pan. Cada um dos tubos produz uma nota. As notas são operadas a partir das teclas. Para que tudo aconteça de forma bem combinada, cada tubo deve ser devidamente harmonizado um por um, para que seja feita uma boa combinação, como acontece, por exemplo, num bom coral”, explica Dirk Koomans, da equipe de harmonização.

Com cerca de 19 toneladas, o órgão une o aspecto estético impactante à uma sonoridade marcante e peculiar. De acordo o organista José Luis, os tubos do órgão variam com medidas entre 5 metros – na fachada – e 15 mm, confeccionados com diferentes ligas de metal, madeira, com distintos formatos (largos, estreitos, tampados, cônicos, etc.), tudo isso para obter variadas expressões sonoras. “A consola – ou mesa de comando do órgão – é composta por quatro teclados manuais e pedaleira, com transmissão digital que incorpora um combinador de memórias com cerca de 8.000 opções. Possui teclados com 58 notas cada, e uma pedaleira de 32 notas”.

Os pedais correspondem aos grandes tubos que ficam na fachada. Na totalidade, existem 5 teclados, sendo 4 para as mãos e 1 para os pés, explica Jan Spijeker, integrante da equipe de harmonização. 

Entrevista: Prof. Dr. Pedro Wellington, da Poli-USP.

Graduado em Engenharia Civil pela Universidade Federal do Piauí (1991), com mestrado e doutorado em Engenharia Civil pela Escola de Engenharia de São Carlos da Universidade de São Paulo (1994 e 1999). Foi Professor Adjunto do Departamento de Estruturas da Universidade Federal do Piauí, onde ministrou as disciplinas Estruturas de Aço e Pontes entre 1996 até o início de 2011. Atualmente é professor do Departamento de Engenharia de Estruturas e Geotécnica da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. Tem experiência em projetos de estruturas, área em que atua desde 1995, tendo desenvolvido diversos projetos de pontes e estruturas especiais.

Como era a estrutura original encontrada no local? Fale sobre a laje inclinada, características do método construtivo original e demais características do cenário encontrado.

Pedro Wellington: Tratava-se de uma laje de concreto armado com algumas particularidades. A geometria é um tanto complexa. Em planta a forma é aproximadamente trapezoidal. Além disso, a estrutura apresenta um trecho em nível e outro inclinado. A laje propriamente dita é maciça e foi moldada no local, sendo apoiada em três bordos sobre paredes da igreja e no outro bordo sobre uma grande viga de seção retangular com altura variável. 

A laje é ainda enrijecida por duas nervuras que ligam a viga de bordo à parede de fachada da igreja. Na configuração original, o trecho inclinado da laje apresentava enchimento para formar “degraus” em nível onde ficavam localizados assentos fixos. 

Por que escolheu-se a galeria superior esquerda para instalação do órgão de tubos?

PW: Quando participei da primeira reunião essa decisão já havia sido tomada. Os colegas que estiveram envolvidos desde o início deverão saber justificar melhor a escolha.

Como foi feita a adaptação e o reforço estrutural da galeria? Qual foi o método construtivo utilizado no reforço? Por que?

PW: Podemos dividir o reforço em dois elementos. O primeiro seria a estrutura de aço que foi colocada sobre a laje – porém sem se apoiar sobre a laje propriamente dita. Essa estrutura foi formada por vigas principais simplesmente apoiadas com balanços e outros elementos secundários, como montantes ou vigas secundárias. Os apoios das vigas principais são a parede e a viga de borda apenas. O objetivo de apoiar as vigas principais apenas sobre esses elementos foi não sobrecarregar a laje e transmitir a carga diretamente para os elementos principais da estrutura existente. 

Uma característica interessante dessa estrutura de aço foi o uso de elementos robustos, digamos com grande inércia, que dispensassem travamentos intermediários, os quais, na opinião do seu projetista dificultariam a montagem do instrumento, o que me parece uma boa decisão de projeto.

O segundo elemento é o reforço feito na viga de borda. Inicialmente esse reforço foi imaginado com uso de fibra de carbono, no entanto, por questões relacionadas à geometria da viga, decidiu-se efetuar o reforço com concreto armado. Conforme comentado acima, esses reforços já estavam projetados e executados quando da minha primeira reunião sobre a questão.

Qual é a sobrecarga gerada por todo o corpo do instrumento?

PW: Conforme comentado no Item 1 acima, a carga do órgão efetivamente aplicada sobre a laje superior foi da ordem de 19 tf. Outros elementos constituintes do órgão foram posicionados no piso térreo. Porém, deve-se considerar que além do peso do órgão existe o peso da estrutura de aço que foi instalada para reforço, o qual se encontra definido nos desenhos da projetista.

Quais foram as principais surpresas e desafios ao longo do percurso?

PW: Acredito que a geometria complexa da estrutura existente – com planta irregular, laje não plana, enchimentos, etc. – foi provavelmente a fonte de maiores desafios. Some-se a isso o fato de que se trata de uma estrutura cujos projetos originais não se encontram disponíveis. Dessa forma, teve que ser feita uma investigação in loco para determinar as propriedades geométricas e estimar as propriedades mecânicas dos materiais. 

Fale sobre a questão da retirada da balaustrada e o alívio de carga por conta desta demolição parcial da estrutura.

PW: Sobre a viga de borda havia um elemento de alvenaria (um guarda-corpo ou uma balaustrada) que precisou ser removido para que os balanços das vigas principais fossem instalados e para não interferir com os elementos constituintes do instrumento, sobretudo com a fachada do instrumento. A remoção dessa balaustrada proporcionou alívio de carga sobre a estrutura existente. O mesmo pode ser dito sobre a remoção dos enchimentos existentes sobre laje que formavam os degraus, a qual também proporcionou alívio da carga.

De que forma foi produzida e instalada a fachada do instrumento sobre a estrutura metálica?

PW: Os elementos de fachada foram montados sobre os balanços das vigas principais da estrutura de aço do reforço.

Há algum outro aspecto importante neste projeto que deseje acrescentar?

O projeto do órgão em si é algo muito interessante e que envolve diversos aspectos de engenharia. Com base nas excelentes explicações que me foram fornecidas pelo Prof. José Aquino sobre a evolução histórica, e sobre os diversos materiais e sistemas que compõem o órgão, foi possível perceber a enorme riqueza de detalhes que o instrumento instalado apresenta. Por outro lado, é muito interessante ver que os conhecimentos específicos de engenharia civil, referentes à análise estrutural de elementos de alvenaria e concreto, foram essenciais para que esse belo instrumento pudesse ser instalado e que possa ser utilizado com segurança e funcionalidade. Particularmente, fiquei curioso em saber como seria a interação entre o órgão e a estrutura durante seu funcionamento.

Essa interação envolve aspectos de dinâmica e minha dúvida foi em como as ondas sonoras produzidas pelo instrumento eventualmente afetariam a estrutura existente. Cheguei a ir ao Mosteiro São Bento e assistir uma apresentação do organista numa missa para ter elementos sobre essa interação. Embora interessado também em apreciar o som produzido, confesso que assisti à apresentação talvez até um pouco mais atento à resposta dos elementos da estrutura do mosteiro situados próximos ao órgão. Observei que uma instalação adequada não gera desconforto por vibração da estrutura. Isso provavelmente tem a ver com a frequência dos sons produzidos, mas também com a qualidade de projeto, de execução e de montagem do instrumento.

A história da Fundação Mary Speers

A ideia de constituir uma fundação veio após Dona Mary avaliar com seu advogado, Dr. Osório Vieira, as alternativas possíveis para o futuro de seu patrimônio. Preocupada com o que pudesse acontecer após sua morte, procurou uma instituição que pudesse manter seus objetivos e princípios de contribuir para o bem da coletividade e para melhoria do padrão de vida de pessoas menos favorecidas. Foi assim que escolheu o Conselho Administrativo da Catedral Evangélica de São Paulo para manter seus objetivos e princípios e assim instituir uma fundação.

A entidade se destina a atividades sociais, ecológicas, educacionais e culturais, procurando garantir as mesmas oportunidades de crescimento e participação na sociedade para todos, independentemente de gênero, crença ou ideologia, além de promover a biodiversidade e a capacitação de estudantes socialmente vulneráveis. 

Sem fins lucrativos, a fundação, nas palavras de Rui Anacleto, “busca ajudar o próximo mais necessitado”. O executivo crê que, mesmo não a tendo conhecido pessoalmente, a fundadora estaria satisfeita por ver que seu patrimônio, sólido e multiplicado, tem permitido atender no último ano mais de 3.500 pessoas nos mais diversos campos. “É importante notar que o amor pelo próximo não é exclusividade cristã, mas também os judeus, mulçumanos, budistas, hinduístas etc. Todas as religiões têm esse ponto comum e muitos se dedicam a entidades como a Fundação Mary Speers”, ressalta o diretor.

O projeto SoArte

Entre os vários projetos desenvolvidos pela Fundação Mary Speers está o Projeto Socioeducacional e Cultural Soarte. Seu objetivo é oferecer oportunidades de desenvolvimento e aprimoramento de competências musicais e artísticas, aulas de música, além de ensaios abertos, apresentações e masterclasses para crianças e adolescentes. O projeto Soarte nasceu em 2010 a partir da instituição social PROMOVER, que compartilhava do mesmo objetivo de contribuir para a melhoria de vida das pessoas sem meios ou condições de acesso a cultura e ao ensino. O intuito do projeto é dar oportunidade para o desenvolvimento de vocações, habilidades e competências artísticas/musicais a crianças e jovens. Em 2015, com o encerramento das atividades do PROMOVER, a Fundação Mary Speers assumiu o projeto e sua gestão, mantendo o nome original da iniciativa, Soarte.

“A educação musical e artística em geral é um direito de todos, e reflete positivamente em todos os âmbitos da educação. Temos de fortalecer a visão de que a cultura é um direito de todos, que está intrinsecamente ligada à nossa visão de educação e que não é um algo para poucos ou restrito a quem tem uma melhor condição econômica. A música, assim como outras competências artísticas, gera empregos diversos. Para desenvolver um projeto social com música, você depende de diversos profissionais de muitas áreas para que se realize da melhor maneira”, explica Rui Anacleto.

Para o diretor da fundação, o ensino musical traz diversas vantagens. Entre elas a de contribuir para autoconfiança, concentração, capacidade de análise e síntese, trabalho em equipe, respeito e cooperação. Além de desenvolver senso estético-artístico e crítico na execução e na apreciação de música, contribui para a superação de desafios, melhoria da autoestima e disciplina dos jovens envolvidos. Ou seja, o aprendizado musical pode tornar as pessoas mais seguras e aptas à convivência social. Todo esse aprendizado repercurte em outras áreas da vida indo além do estudo de música.

Para promover essa educação a fundação concede gratuitamente, desde 2014, bolsas de estudo para pessoas em vulnerabilidade social e econômica. O processo de seleção dos alunos depende da avaliação socioeconômica da família dos candidatos. Os interessados em participar devem se inscrever por meio de formulário disponível no site da Fundação Mary Harriet Speers.

Matéria originalmente publicada na revista Téchne.