CN TOWER: história e informações técnicas sobre uma das maiores torres do mundo
Nos meses de junho e julho de 2023, o Engenheiro Ricardo Born, sócio-fundador da BornSales Engenharia, realizou uma rota internacional por cidades do Canadá, Estados Unidos e Austrália, dedicando-se a visitas técnicas a algumas obras icônicas, relacionamento com parceiros internacionais e encerrando com a participação no ANZ2023, um dos maiores congressos de geotecnia do mundo, na Austrália.
Este texto trata da CN Tower, que durante três décadas foi considerada a estrutura mais alta do mundo, localizada em Toronto, primeira parada de nossa rota internacional.
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Uma das construções mais icônicas do mundo, a CN Tower é parada obrigatória para quem visita a cidade de Toronto (Canadá), tanto pela sua relevância histórica, como por ser um expoente da engenharia, estando entre uma das mais altas estruturas autoportantes do mundo.
No início da década de 70, a cidade de Toronto passava por uma crescente em sua construção civil, e surgiam cada vez mais arranha-céus. Este fato trouxe consigo uma dificuldade para a radiodifusão local, uma vez que os prédios impediam a propagação das ondas. Foi então que a Canadian National Railway idealizou a CN Tower, com 553,3 metros de altura, para estar acima de todos os outros edifícios da cidade.
A construção da torre teve início em 1973 e foi concluída em 1976, sendo considerada a estrutura mais alta do mundo até 2007, quando foi ultrapassada pelo Burj Khalifa, nos Emirados Árabes Unidos.
O nome CN Tower inicialmente se referia à sua idealizadora, a Canadian National Railway. Todavia, com sua privatização em 1995, torre foi vendida para a Canada Lands Company Limited, gerando uma ressignificação de seu nome para Canada's National Tower, ou, em tradução livre, Torre Nacional do Canadá.
A CN Tower continua sendo uma das maiores torres do mundo, superando estruturas famosas como o One World Trade Center, e é considerada o centro de telecomunicações de Toronto, atendendo estações de rádio e televisão canadenses, além de ser uma atração turística que recebe mais de dois milhões de visitantes todos os anos.
O local onde a CN Tower foi implantada é uma área recuperada do Lago Ontário, consistindo em uma formação Meaford-Dundas típica desta região. O nível do lençol freático está a cerca de 6 m de profundidade, e o leito rochoso encontra-se a 9 metros abaixo de uma camada de solo normalmente adensado.
O leito é composto por uma sequência sedimentar de folhelhos horizontais ou laminados, folhelhos calcários, e calcários, sendo a sua resistência à compressão simples, respectivamente, de 84 kg/cm2, 190 kg/cm2, e 1100 a 2000 kg/cm2. Além disso, pode-se encontrar em alguns locais camadas de folhelhos de 15 a 45 cm, bem como costuras de argila de até 1,5 cm de espessura.
Para a elaboração do projeto, foram feitas mais de 20 perfurações de cerca de 76 cm de diâmetro, chegando em alguns casos a 40 metros de profundidade. Somado às análises do solo e com os dados coletados por meio dos poços de observação, foi-se proposto a utilização de protensão da estrutura de fundações.
Na execução do sistema de fundações da CN Tower, a equipe de construção removeu mais de 56 toneladas de material de escavação. Quanto ao concreto utilizado, optou-se por proporção de 210 kg de cimento por metro cúbico de concreto, a fim de minorar as variações volumétricas decorrentes do calor de hidratação e retração.
A estrutura da fundação apresenta um formato em Y, com as extremidades afuniladas, e é composta de uma laje de núcleo oco com espessura de 5,50 m contendo os cabos de protensão que chegavam a até 450 m. Por conta do perfil do solo em que a edificação fora implantada, a análise de tensões na interação entre a fundação e a rocha direcionou a escolha do formato para a redução das tensões de cisalhamento locais e a possibilidade de fissuração vertical do folhelho. As imagens a seguir foram redesenhadas pela equipe da BornSales Engenharia a partir de documentos públicos sobre a construção.
Reações e cargas
Quanto às cargas, considerou-se para a base de cálculos ventos de 167 km/h (período de retorno de 50 anos), momento de 4,42.105 m.tf e força cisalhante de 1.800 tf. Como as dimensões da antena ainda não eram conhecidas na primeira etapa do desenvolvimento do projeto, majorou-se os valores em 25%, resultando em um Mref (momento de referência) de 5,52.105 m.tf.
No dimensionamento das cargas nas fundações e na análise do estado de limite último, foi considerado 90% da soma do peso próprio, da carga acidental e da subpressão, resultando numa força normal de 85.300 tf e tensão máxima nas bordas de 10,5 kg/cm2. Para um fator de segurança igual a 3, chegou-se ao Mover (momento de tombamento) de 1,68.106 m.tf, o qual o sistema de fundações foi dimensionado.
"A torre impressiona pela relação de esbeltez que apresenta. É extremamente alta e com uma largura relativamente pequena. Os elevadores nos levam até o observatório, que fica a 342 m de altura, em cerca de 1 min, ou seja, tem velocidades bastante elevadas. A vista de 360 graus para Toronto é impressionante", comenta Ricardo Bergan Born após a visita.
Referências:
AMERICAN INSTITUTE OF STEEL CONSTRUCTION. Requirements In Other Related Specifications And Codes. Engineering FAQs, 2023. Acesso em: 12 de junho de 2023.
CN Tower. THE CN TOWER STORY. Disponível em: https://www.cntower.ca/history. Acesso em: 13 jun. 2023.
CZURDA, K.; WINDER, C. G.; QUIGLEY, R. M. Sedimentology, mineral facies, and petrofabric of the Meaford–Dundas Formation (Upper Ordovician) in southern Ontario. Canadian Journal of Earth Sciences, v. 10, n. 12, p. 1790-1804, 1973.
SKYSCRAPER CENTER. CN Tower. Disponível em: https://www.skyscrapercenter.com/building/cn-tower/9386. Acesso em: 13 jun. 2023.
THÜRLIMANN, Bruno. Foundation structure of the CN Tower (Toronto). In: International Congress For Bridge And Structural Engineering, ed. 10, 1976, Tóquio. v. 3., pp. 257-262, 1976.
