Este documento discute as bolas de sabão e suas aplicações arquitetônicas. Ele descreve como as películas tensioativas geram superfícies mínimas e como esses modelos podem ser usados para estudar sistemas estruturais. Exemplos históricos mostram como as bolas de sabão inspiraram estruturas leves como estádios e aeroportos.

1. EXPERIÊNCIAS
COM BOLAS DE SABÃO
FACULDADE DE ARQUITECTURA / UTL
Pof. J. P. Carmo Fialho

2. Muitos fenómenos e estruturas naturais
apresentam o princípio da energia mínima.

3. Das técnicas de geração da forma a partir de
modelos experimentais que adotam este
princípio, a produção de superfícies mínimas,
baseada em ensaios com películas líquidas de
soluções tensioativas, é uma das metodologias
mais eficazes.

4. Com os modelos em películas tensioativas,
antes de uma análise detalhada, é possível
desenvolver o estudo dos sistemas
tracionados a partir de ensaios expeditos
que permitem obter geometrias adequadas
às condições de fronteira.

5. A grande vantagem destes ensaios reside
no facto de permitir que o projetista
desenvolva uma grande sensibilidade para o
estudo dos sistemas tracionados.

6. Numa membrana, sujeita a um dado
conjunto de condições de fronteira, a
solução ótima obtem-se quando nela se
verifica um estado isotrópico de tensões.
A superfície gerada é uma superfície mínima.

7. Nos sistemas tracionados de dupla
curvatura é tendência atual adotar
superfícies com equilíbrios de membrana
sujeitas a estados de tensão uniformes.

8. A adoção deste tipo de superfícies justifica-
se pela vantagem que existe em evitar a
concentração de tensões e a ocorrência de
deformações não uniformes, por estas
provocarem alterações indesejáveis nas
configurações e conduzirem a uma rápida
deterioração dos sistemas.

9. Os ensaios com películas tensioativas estão
associados ao problema dos mínimos de
Plateau, que, na versão simplificada,
consiste em determinar a menor superfície
para um determinado contorno.
Joseph Plateau (1801-1883)

10. Películas Tensioativas
Na generalidade, as películas líquidas são
obtidas a partir de soluções aquosas de
um tensioativo.
Os tensioativos são moléculas
constituídas uma cabeça polar e uma
cauda apolar.
Figuras de Fisher, Len – Como Ensopar um Donut. Gradiva, 2005

11. A parte apolar é segregada pela água,
quer pela formação de
agregados de tensioactivos,
as micelas,
quer pela formação de monocamada
superficial, com a parte polar orientada
para o interior da solução e a parte apolar
isolada do contacto com a água.
Figuras de Fisher, Len – Como Ensopar um Donut. Gradiva, 2005

12. As películas das soluções aquosas de um
tensioativo são constituídas por um filme
aquoso, essencialmente uma camada fina
de água que é delimitada por duas
monocamadas superficiais de tensioativo.
Figuras de Fisher, Len – Como Ensopar um Donut. Gradiva, 2005

13. SOLUÇÕES DE SUBSTÂNCIAS TENSIOATIVAS
I)
Champô ou sabão líquido, de glicerina ou não:
5 medidas (cerca de 200 g)
Glicerina: 2 medidas (100 g)
Água (destilada se necessário): 40 medidas
(1400 g)
II)
Champô de bébé, mel em substituição da
glicerina, em tudo o mais igual a I).
(in “Bolas de Sabão: preparação, estrutura e propriedades
Mário Nuno Berberane Santos, Clementina Teixeira)

14. ALGUNS EXEMPLOS

15. Atoms For Peace Pavillion - 1960

16. Dyodon – Habitation Pneumatique Experimentale 1967

17. U.S. Pavilion, Expo '70 - Osaka, Japan

18. ESTÁDIO DE MUNIQUE – 1972
Behnisch & Partner/ Frei Otto - Leonhardt & Andra c/J. Schlaich

19. Denver International Airport - Denver, Colorado, USA

20. EDEN PROJECT – Nicholas Grimshaw; Anthony Hunt

21. Chene Park Amphitheater - 1990
Detroit, Michigan, USA

23. Rosa Parks Transit Center, Detroit - 2009

24. Khan Shatyr Entertainment Centre, Astana, Kazakhstan - 2010

25. “City in the Antarctica“