Prédio Pott - estudo da U. Pretória, estrutura e fachada leste (11/12)

Continuando a série sobre o prédio Pott, como disse no artigo 9 e a propósito da última foto em que nos referimos à sua estrutura, neste artigo falaremos um pouco mais desse tema observando as fotos disponiveis das ruínas e seguindo o que o estudo da Universidade de Pretória (UP SA) diz sobre o assunto.

Começo por uma foto do interior do prédio e que me parece do miolo da sua secção intermédia. Esta secção tinha só dois pisos (o rés do chão = 1o piso e o primeiro andar = 2o piso) e ficava a sul da secção norte que tinha três pisos e as torres gémeas e onde esteve o barracão que presumo tivesse sido o estúdio fotográfico dos Lazarus, a qual nesta foto estaria para a direita

FOTO 1

Rés do chão no interior do prédio Pott abandonado nos últimos anos.

Como se vê na FOTO 1 as paredes mestras e a estrutura horizontal em aço para suportar os tectos e pavimentos mantém-se mas estes últimos ou arderam ou desabaram.

Na montagem seguinte à esquerda temos uma foto do interior do prédio e à direita uma foto exterior da fachada virada a leste = para a Av. Samora e da zona correspondente à da foto da esquerda. Podemos fazer a ligação entre ambas a partir duma pequena coluna "amarela" que faz parte da varanda exterior no 2o piso (primeiro andar) da secção norte do prédio.

FOTOS 2

à esquerda: interior no 2o piso da secção norte 
sobre a galeria comercial no rés do chão 
à direita: mesmo compartimento visto por fora

No caso da FOTO 2 à esquerda, as vigas de aço estão na mesma posição que as da FOTO 1 ou seja com a "haste central" do seu perfil em "H" colocada na vertical. Como aqui o pavimento do piso não ruiu pode ver-se que ele não estava encaixado no perfil das vigas como se tinha visto no tecto (em madeira) desta foto à esquerda pelo que não entendo muito bem qual o método aqui seguido para sustentar os pavimentos.

De seguida uma foto da secção intermédia do prédio, entre a secção norte das torres gémeas e a da esquina a SW como se pode constatar pela correspondência com o DESENHO 1 do artigo 10 dando a vista do lado exterior:

FOTO 3 (com DESENHO)

Foto tirada ao nível do antigo pavimento do 2o piso (1oe  andar) 
que desabou junto à fachada principal

Nesta FOTO 3 a viga de aço que aparece na transversal tem a "haste central" do seu perfil em "H" colocada na vertical como acontecia nas vigas das FOTOS 1 e 2. Essa posição das vigas "em pé" seria aquela em que oferecem maior resistência ao peso (sob força vertical) e à oscilação lateral (sob força horizontal). Mas na FOTO 3 vê-se também uma viga perpendicular à fachada leste do prédio com a "haste central" do seu perfil em "H" colocada na horizontal, quer dizer uma viga "deitada" e por exemplo nesta foto viam-se vigas cruzadas nessas duas posições
Podemos rever parte da fachada virada a leste do Avenida Buildings (Prédio Pott) e de novo o DESENHO 1 com as marcas correspondentes:

FOTO 4 de Silvia Pacella 

Marcas também correspondentes às da FOTO 3 para o que for comum

A entrada no rés do chão marcada a vermelho nas imagens de cima deve ser a seguinte:

FOTO 5 (FB cdff, Pedro Mondlane)

Entrada em arco exterior da escadaria para os pisos superiores 
(a da marca vermelha na FOTO 4)

Relativamente à estrutura do prédio mostro em baixo o estudo completo da UP SA e que diz que ela na sua época foi relativamente inovadora na África Austral. Sobre a dualidade de aplicação das vigas que observámos nestas fotos a sua justificação é curiosa (se é legítima ou mesmo razoável ou não é outra questão): "Embora a resistência da secção de aço dependa principalmente da sua espessura, muitas das vigas são colocadas deitadas, possivelmente como resultado de um conhecimento insuficiente da construção devido ao conhecimento limitado do material na época". 

Replico então a seguir a parte do estudo da Universidade de Pretória sobre o prédio Pott / Avenida Buildings relativo à estrutura em aço e cuja mensagem prática principal é de que mesmo que ela pareça em bom estado pode ter sido enfraquecida pelo calor do incêndio e por isso não ser mais reutilizável.
No próximo artigo voltarei a falar mais genéricamente do prédio.

Estrutura (Illus x refere-se a ilustração do original)

"Primarily a column and beam construction, steel sections are supported on a concrete column grid with bearers and cross members supporting the floor and wall structure of the floors above. The use of steel as a framing mechanism was first seen in 1893 in Cape Town, South Africa, in the Jagger & Co warehouse by Anthony de Witt, the architect largely credited with the introduction of the construction method to South Africa. (Hartdegen, 111; 93) The following decade saw an increase in popularity of the method with arguably the most ambitious of which being the Carlton Hotel in Johannesburg, in 1904 (ibid). Given the construction period of the Predio Potts building, during 1891 to 1903, the design would have been directly influenced by the technological knowledge of the time. This can be seen in the use of steel sections within the Predio Pott building. While the strength of the steel section lies largely in its depth, many of the beams are placed on their sides, possibly as a result of poor construction understanding given the limited knowledge of the material at the time. 

The advantages of the steel framing is that it allows for large open planned spaces on ground floor suitable for retail purposes. Double steel sections are used as lintols above openings. A similar construction detail of the time can be seen in Illus 51. 

Steel beams are clad with a gypsum plaster board construction to increase fire resistance of the structural steel. However, much of this cladding has deteriorated and been removed. 

Internal walls are placed directly onto the steel members with timber bearers being suspended between, onto which the timber floor boards were placed. Much of the original flooring has been removed or was destroyed in the 1990’s fire. A small portion, mostly external walkways, consists of a concrete floor slab which remains largely intact. 

Single internal masonry walls are bagged and painted with double external walls being internally plaster rendered.

Originally timber sliding sash windows as seen in Illus. 52, cottage pane French doors, as well as decorative screening elements would have been found in openings within the building. Much of the timber and steel decorative work has been removed since the building has been vacant. When heated, steel expands and elongates. When this elongation is restrained at its ends by walls or by connections to other structural members it can result in deformation of the structural member in the forms of twisting or buckling. One predominant method of increasing fire resistance thus reducing the subsequent spread of fire within a steel frame building is the encasement of the steel member within concrete. If the steel member then becomes heated, this expansion causes the concrete casing to “pop” off in a process known as spalling. The steel member is thus then exposed to direct heat which can result in loss of strength of the structural member. 

At a temperature of between 550 to 600°C, steel undergoes a physical change and realignment in its atomic bonds. This can result in a lowered yield stress of up to 40% (Milke, 2002; 5) as can be seen in the stress strain graph. The yield strength of steel at room temperature (20°C) after being heated to 600°C is roughly half that of the original yield strength of the member. 

Temperatures reached within building fires vary depending on material type, ventilation conditions etc. and can be estimated to reach approximately 1200°C (Milke, 2002: 4). Given the deformation range of steel above the 600 °C mark, hot rolled steel members can be deemed structurally sound should they exhibit no form of deformation such as twisting or warping (Tata steel, 2011) following a fire as the member is assumed to have not reached a temperature in excess of this. If the load exerted on the structure was less than the design load for the intended structural member however, this may result in an inaccurate visual assessment of the member (Tata steel, 2011). This necessitates the implementation of hardness tests to deem any steel work structurally sound. While structural members within the building do not show signs of deformation such as warping or twisting, it is plausible, given the construction knowledge of the time that the structural members may have been overdesigned for the actual loading. Thus it is assumed that all members within close proximity to the source of ignition of the fire, which appear, in the present day state, to be exposed to potential fire damage, to be unfit for any additional structural loading by any future building.  

In addition, the typical method of extinguishing fires is with the use of water. As such, when the relatively cooler water comes into contact with steel frame buildings and fire the super-heated steel member, a rapid cooling known as quenching occurs. This process is often used in the making of steel products as the rapid crystallisation of particles during cooling to create a hard and durable surface. This process can however increase the brittleness of the steel resulting in compromised structural integrity.

When examining historic accounts of the 1990’s fire within the Predio Potts building, it is noted that the fire was not completely extinguished due in large part to a lack of water and fire fighting equipment. While this could have allowed for a gradual reduction in temperature of the steel members as opposed to the quenching of the steel when exposed to water, the assumption has been made that all exposed steel members within the building could potentially have been subject to quenching and are thus assumed to be not structurally sound".