Görmezden gelinenler

Como ocorrem a tração e a compressão em cada sistema estrutural?

Todos os sistemas trabalham com tração e compressão como se verá a seguir, nos quais se identificam o cabo e o arco. Serão novamente indicados os 5 elementos, sendo que o Hc representa a força de compressão gerada no arco e o Ht a força de tração gerada no cabo.

Figura 4.18 – Tração e compressão (cabo e arco).

Fonte: O autor.

O ponto de partida de todos os sistemas é o cabo (talvez o 1º e mais antigo dos sistemas – uma ponte de cipó atravessando um vale profundo) e, em seguida, o arco inicialmente feito de pedras resistindo só à compressão tendo como eixo a linha do antifunicular do carregamento, que é definido pelo cabo (Gaudi). Como se verá, o cabo e o arco estão presentes em todos os sistemas estruturais.

Figura 4.19 - Imagens com cabos, arcos, treliças, seção ativa, casca e verticais.

(a) Estádio

(b) Banco

Fonte: O autor.

Nessas obras, pode-se encontrar a aplicação de todos os sistemas aqui estudados, o que é fundamental para o estudante fazer a conecção da teoria com a prática.

Figura 4.20 – Cabos e arcos na treliça.

Fonte: O autor.

Identificando o cabo e o arco na treliça da Figura 4.20, observa-se que a compressão está relacionada com a parte superior do sistema, que tende a sofrer um encurtamento, e que a tração está relacionada aos cabos inferiores, que tendem a sofrer um alongamento provocado pela força P.

Figura 4.21 – Cúpula.

Fonte: O autor.

Identificando o cabo e o arco no sistema representado pela Figura 4.21, observa-se que a compressão está relacionada com o peso da cúpula, que representa o arco, e que a tração está relacionada ao cabo que faz o cintamento do sistema.

Figura 4.22 – Torre estaiada.

Fonte: O autor.

Identificando o cabo e o arco no sistema representado pela Figura 4.22, observa-se que a compressão está relacionada com o peso da torre, que representa o arco, e que a tração está relacionada ao cabo, que faz o atirantamento do sistema estaiado.

Entender o mecanismo do sistema estrutural consiste em “encontrar a alavanca”, interna e externa. Conforme foi observado, a alavanca externa resulta da ação da força P e da reação V sobre o vão L, fazendo com que parte da estrutura tenda a girar no sentido horário. Por outro lado, a alavanca interna é acionada pelas forças Hc e Ht sobre o braço “h”, que tende a girar no sentido anti-horário.

Dessa forma, fundamenta-se a razão de ser e o entendimento dos PEF na explicação do mecanismo de cada sistema estrutural. Portanto, entender o mecanismo estrutural significa entender como cada um dos PEF é gerado e o que representam o quê (what) e como (how) são as relações entre eles.

cabo

V arco

5 ANÁLISE E DISCUSSÃO

A análise dos dados é realizada considerando as três dimensões (SC, E e M) dos Conceitos Fundamentais de Sistemas Estruturais (CFSE) que utilizam os cinco Parâmetros Estruturais Fundamentais (PEF) em cada Sistema Estrutural. Essas três dimensões (SC, E e M) foram selecionadas e extraídas (identificadas) do núcleo teórico do instrumento de avaliação TRA (Tabela de Resultado do Aprendizado) apresentado no capítulo três. Considera-se que o processo de identificação e vinculação dos cinco parâmetros estruturais fundamentais tem uma influência direta na aprendizagem dos conceitos estruturais (Conceitos Fundamentais de Sistemas Estruturais). A percepção e a correlação dos cinco elementos estruturais pelo aluno devem atender à compreensão desses novos conceitos.

O processo envolveu a realização de uma investigação sobre a natureza da percepção do aluno a respeito da composição estrutural, com apoio na Fenomenografia (PROSSER et al., 2000), incluindo a percepção do “equilíbrio” e do “mecanismo” dos sistemas. Os cinco elementos estruturais, que se constituem de parâmetros físicos e geométricos, são representados graficamente por dois tipos de símbolos (físico – vetor força e geométrico – braço de alavanca) que possibilitam ao aluno indicar a sua interpretação e compreensão sobre os sistemas estruturais. A avaliação de como o aluno percebe o fenômeno estrutural foi estabelecida e expressa em termos de “adequação” da compreensão do fenômeno em três níveis: alta, média e baixa adequação.

“Alta adequação” ocorre quando o aluno destaca os principais aspectos do sistema estrutural, empregando procedimentos científicos por meio de texto escrito e de representação gráfica de modelos teóricos do sistema com vetores de força e distância; portanto, se as ideias do aluno envolvem, conscientemente, um maior número de conceitos científicos sobre o sistema estrutural observado, tem-se, então, uma abordagem de "alta adequação". No contexto da taxonomia, alta adequação corresponde à categorização relacional, no qual o aluno é capaz de comparar, contrastar, explicar, analisar e relacionar os fenômenos. Assim, o conceito de alta adequação é um meio de determinar como o aluno é capaz de compreender o sistema estrutural, cientificamente.

Light e Cox (2001, p.90,) consideram que "alta adequação" corresponde a uma categorização relacional, em que o aluno é capaz de explorar o fenômeno. No caso deste estudo, os participantes correlacionam os parâmetros dos sistemas estruturais de uma forma científica. É também uma "abordagem profunda", nas palavras de Prosser (1994, p.192), que acrescenta o seguinte: "Ao utilizar uma abordagem profunda, a intenção do aluno é entender o material que está sendo estudado em termos de apropriação de significado pessoal diante da tarefa de aprendizagem em questão". É também similar ao que Prosser et al. (2000) mencionam como "categoria D".

"Média adequação" ocorre quando as ideias do aluno sobre os fenômenos estruturais podem ser divididas em termos de conceitos científicos e não científicos. Esse nível de adequação corresponde à categorização multiestrutural, na qual o aluno pode enumerar, descrever, listar e representar o fenômeno associado com os parâmetros estruturais de forma que possa ser científico ou não científico. Assim, nesse nível, o aluno pode não possuir um repertório científico mais amplo, pode perceber ou expressar os aspectos relevantes, mas o faz de uma forma insuficiente. Prosser (1994) tem usado, nesse caso, duas categorias - "provavelmente profunda" e "provavelmente superficial” - para esse nível. É também similar ao termo de Prosser et al. (2000) mencionado como "categoria C".

"Baixa adequação" ocorre quando as ideias do aluno são mal conectadas com o fenômeno que está sendo focado, independentemente de os conceitos serem científicos ou não. Ao mesmo tempo, essa ainda é uma área de onde é possível extrair elementos pertinentes para ajudar no processo pedagógico. Baixa adequação corresponde à categorização não estrutural em que o aluno, ao desenvolver procedimentos simples sobre o sistema estrutural em foco, na sua maioria, o faz de forma não científica. De acordo com Prosser (1994, p.192): "Ao adotar uma abordagem superficial, a intenção do aluno é reproduzir o material que está sendo estudado, muitas vezes através de aprendizagem por memorização." É também semelhante aos termos de Prosser et al. (2000) mencionados como "categorias A e B ".