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ARQUITETURA EM BAMBU: Tcnicas construtivas na utilizao do bambu como material arquitetnico.

FBIO LANFER MARQUEZ ORIENTADORA: Prof.(a) Dr.(a) Clia Regina Moretti Meirelles

INICIAO CIENTFICA - FACULDADE DE ARQUITETURA E URBANISMO PIBIC Mackenzie - 2006

RESUMO O presente trabalho tem o objetivo de contribuir para a consolidao da utilizao do bambu como material estrutural na arquitetura brasileira. Os estudos realizados foram divididos de forma a demonstrar a abrangncia deste tema, dando um panorama tcnico e referencial para a construo com este material. Foram estudadas na pesquisa as principais tcnicas construtivas e os processos necessrios para a utilizao do bambu com a finalidade estrutural. Foi avaliada, atravs de ensaios em laboratrio, a resistncia do bambu Phyllostachys pubescens, ou bambu moso, sendo testadas amostras compresso, trao e cisalhamento, demonstrando as principais caractersticas do material. Os ensaios foram realizados com base nos trabalhos desenvolvidos por Khosrow Ghavami na Pontifcia Universidade Catlica do Rio de Janeiro, nome que hoje tido como autoridade no assunto. Algumas das principais tecnologias de construo com bambu, com o foco na sua adaptabilidade a realidade brasileira, foram explicitadas atravs de estudos de caso. Foram realizadas visitas a obras referenciais, como as projetadas por Simn Vlez para o Hotel do Frade em Angra dos Reis, no

2 Estado do Rio de Janeiro e o pavilho da ONG IBIOSFERA projetado pelos arquitetos Edoardo Aranha e Francisco Lima em Pedro de Toledo, no Estado de So Paulo. Estas trs etapas do trabalho visam demonstrar a viabilidade tcnica da utilizao do material, e chamar a ateno para suas caracteristicas e sua linguagem, para que possam ser utilizados como referncias projetuais. PALAVRAS CHAVES: 1. Arquitetura; 2. Bambu; 3. Construo. ABSTRACT The present study has the objective to contribute with the consolidation of the use of bamboo as a structural material in the Brazilian architecture. Our studies had been divided in order to demonstrate this wide-ranged subject, and to give a referential and technical prospect for the construction with this material. The main constructive techniques and the procedures that are necessary for the use of bamboo for structural purposes had been studied in this research. The resistance of the Phyllostachys pubescens bamboo, or moso bamboo was evaluated through assays in laboratory and samples were tested for compression, traction and shear forces, demonstrating the main characteristics of the material. The assays had been carried out based on the work developed by Khosrow Ghavami at the Pontifical University Catholic from Rio de Janeiro. This author has been considered an authority on this subject. Some of the main bamboo construction technologies, focusing its adaptability to the Brazilian context, had been explained through case studies. Some referential buildings had been visited, as the projects from Simn Vlez to the Hotel do Frade in Angra Dos Reis, state of Rio de Janeiro. Another example is the pavilion of IBIOSFERA ONG projected by the architects Edoardo Aranha and Francisco Lima in Pedro de Toledo, state of So Paulo. These three joined research parts aim to demonstrate the technical viability to employ this material in construction and to attempt for its characteristics and architectural language. This study may be used as a reference for architectural projects. KEY WORDS: 1. Architecture; 2. Bamboo; 3. Construction

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1. INTRODUO O ensino e a prtica arquitetnica tm demonstrado uma tendncia cada vez mais evidente na busca pela diminuio do impacto ambiental causado pela construo civil. Dentro deste processo, a vinculao do projeto arquitetnico sustentvel utilizao de materiais renovveis tem se mostrado o caminho mais direto para a manuteno do ecossistema, preocupao que envolve o foco de atuao no apenas dos arquitetos, mas tambm dos demais profissionais ligados construo. A compreenso dos processos sustentveis como base para concepo projetual fundamental para o desenvolvimento do estudante e do arquiteto. As principais referncias sobre arquitetura no Brasil descartam o uso do bambu como elemento estrutural e arquitetnico. Sendo assim, o material disponvel sobre o assunto escasso e tem obtido pouca repercusso dentro dos cursos de arquitetura. Outra tendncia existente na prtica arquitetnica se caracteriza pela crescente busca de sistemas construtivos industrializados e pr-fabricados, que se adaptam melhor ao ritmo acelerado do mercado imobilirio nas cidades. Este processo tem contribudo para a marginalizao dos mtodos construtivos vernaculares, mais artezanais e, portanto desconhecidos na indstria da construo. O desenvolvimento deste trabalho traz como principal questo a pouca expressividade da utilizao da tcnica do bambu dentro do panorama da arquitetura brasileira, confrontada com as condies favorveis do solo e clima brasileiros para o desenvolvimento de sua cultura. As caractersticas do bambu como resistncia, leveza, fcil manuseio, grande proliferao em plantaes e seu carter de material renovvel nos levam questo do por qu no utilizar com maior freqncia o bambu como matria prima na construo civil. Atravs do estudo de algumas das obras mais expressivas deste mtodo construtivo, investigaram-se as possibilidades de aplicao do bambu estrutural na construo civil, e foram identificadas algumas das tcnicas construtivas

4 existentes mais adaptadas realidade brasileira. As tcnicas utilizadas com bambu existentes em outras regies do mundo, principalmente na sia, so milenares e a bibliografia sobre o assunto extensa, porm dificilmente encontrase material a respeito no Brasil. As recentes pesquisas publicadas pelas principais universidades do pas, embora ainda no acessveis a um pblico mais generalizado, revelam o grande potencial do Brasil neste campo de conhecimento e produo arquitetnica. 2. REFERENCIAL TERICO Desde a pr-histria o bambu muito utilizado na construo civil, principalmente na China e no sul Asitico, na construo de habitaes e pontes. Estas pontes, construdas h cinco mil anos, utilizavam cabos feitos de fibras de bambu e tinham uma incrvel capacidade de vencer grandes vos. O uso do bambu no continente asitico bastante disseminado na construo de casas, na confeco de utenslios domsticos e de implementos agrcolas, como rao animal, na alimentao humana e, ainda, como medicamento. (RECHT; WETTERWALD, 1994) Nenhuma planta tem sido utilizada to extensamente e intensamente quanto o bambu na sia. Um exemplo milenar referencial na arquitetura em bambu o Taj Mahal, que recentemente foi reformado e sua estrutura milenar de bambu foi substituda por ao. No setor da construo civil, o uso do bambu bastante difundido tambm em vrios pases da Amrica Latina, como: Peru, Equador, Costa Rica e Colmbia, onde vrios exemplos de edificaes confirmam sua potencialidade como material de construo civil. Atualmente existe uma busca em tornar o bambu uma opo de material construtivo, trazendo-o para alm das tcnicas vernaculares, formas de construo tradicionais e artesanais. Um projeto contemporneo, e de grande repercusso, foi o pavilho construdo para a Expo-Hannover 2000, pelo arquiteto colombiano Simm Vlez na Alemanha. Esta construo utilizou o bambu Guadua, a apresenta balanos de at

5 7 metros, com grandes avanos nas tcnicas de unio entre as peas de bambu. Com alta flexibilidade a resistncia de suas fibras, o bambu uma planta utilizada tambm no desenvolvimento de habitaes prova de terremotos. No ano de 1992, foi criado o programa Joint Research Programam on Natural Structures por um grupo formado pelo escritrio do arquiteto Renzo Piano de Gnova, a Unesco de Paris, e o escritrio de engenharia Ove Arup & Partners de londres. Eles realizavam experimentos e pesquisas no Laboratrio Unesco/Building Workshop em Vesima na Itlia. Consideravam a natureza como referencia nos processos de design e construo, estudando fibras naturais de espcies vegetais, seus usos e combinaes com outros materiais. Buscaram desenvolver sistemas construtivos novos, leves resistentes e de baixo custo. No havia a preocupao de expor resultados conclusivos, mas nesta primeira fase, levantaram questes tcnicas sobre a utilizao do bambu. A principal fonte utilizada por eles foi o extenso documento Bambus-Bamboo, baseado nos estudos de K.Dunkelberg e publicado pelo Institute for lightweight Structures da Universidade de Sttutgart, dirigido pelo arquiteto alemo Frei Otto. (DUNKELBERG, 1985) Algumas caractersticas estudadas pelo instituto, colocadas na citadao a seguir, reforam a concepo do bambu como um material vivel e economicamente desenvolvedor. Disponvel em quase todo o mundo, adequado a construes de baixo custo, o popular bambu pode ser integrado produo moderna de edificaes e estruturas. Vigas, arcos, cpulas, prticos, telhados; tendas, casas, templos, vilas inteiras so produzidos h centenas de anos por uma arquitetura tradicional. Um olhar atento a essa produo pode revelar solues novas, que incorporem tecnologia, como as juntas estruturais desenvolvidas no Joint Research Programam on Natural Structures (MORADO, 1994). O bambu classificado no campo da botnica como bambuseae, que consiste um conjunto pertencente extensa famlia das gramneas, uma planta lenhosa, e tambm classificada como angiosperma e monocotilednea.

6 A resistncia apresentada pelo bambu trao maior do que a da madeira e do concreto, sendo superada apenas pelo ao. Ao analisarmos as relaes entre peso especfico e resistncia trao do bambu, podemos chegar a concluso de que este possui uma alta eficincia estrutural, melhor at do que os materiais estruturais mais usuais. Portanto, um material de grande leveza e alta resistncia mecnica, ...ficando atrs apenas do titnio e do Kevlar. (GLENN, 1950). Dentro do conceito de desenvolvimento sustentvel, o bambu se mostra uma tima alternativa construtiva em substituio madeira, j que esta cresce muito mais lentamente que a primeira, atingindo seu tamanho ideal para corte numa mdia de 30 anos ou mais. O bambu a planta que cresce mais rpido, podendo crescer at 25 centmetros por dia. Algumas espcies completam seu crescimento em 40 dias, mas apenas depois de 3 anos se inicia o processo de lignificao e silificao. (MORADO, 1994) A palavra bambu possui uma origem misteriosa. atribuda a Ctesias, o mdico da corte da Prsia, a autoria dos primeiros escritos sobre o bambu. Uma das histrias por ele escrita, cita a cana da ndia como elemento utilizado pelos povos da ndia oriental para fabricao de canoas. Outros textos antigos indicam, porm que a palavra bambu vem de mambum, nome dado pelos nativos Mambu para a planta na regio da ndia. Valenovsky sustenta que o bambu tem sua origem na era Cretcea antes da era Terceria, onde o homem apareceu. Na pr-histria o bambu fazia parte significativa da vida do homem. Um dos principais elementos da idografia chinesa, denominado chu a representao em desenho de dois caules de bambu com ramos e folhas, figura esta que se estilizou com o tempo. (VIDAL, 2003) 3. METODOLOGIA O presente estudo sobre o uso do bambu na arquitetura, com um foco estrutural, passa necessariamente pelo estudo do material e dos processos envolvidos at a sua utilizao. A pesquisa foi divididada em trs partes para que se pudesse estudar o material com sua devida abrangncia, porm formatada de forma a dar um panorama especfico da aplicao deste na arquitetura.

7 A primeira parte do trabalho consistiu ento, a partir de um levantamento de dados, na descrio do material e dos processos mais relevantes para a utilizao deste na estrutura. A segunda parte aqui descrita trata-se de um embasamento terico-prtico, feito atravs de ensaios de resistncia, para se comprovar a possibilidade estrutural. Os ensaios foram realizados no Laboratrio de Ensaios e Caracterizao de Materiais (da Escola de Engenharia de Materiais) com os tcnicos Luis Henrique e Maria Liba; e no Laboratrio de Estruturas (da Escola de Engenharia Civil), com o tcnico Abner Cabral Neto e com o professor Daniel Bentez Barrios. Os corpos de prova foram confeccionados no Laboratrio de Usinagem II da Escola de Engenharia Mecnica, e na marcenaria da Faculdade de Desenho Industrial. Por fim, na terceira parte, os estudos de caso mostram obras realizadas em bambu, como forma de demonstrar a viabilidade tcnica destas construes, e explicitar sua linguagem na arquitetura. Atravs disto, pretende-se que possam ser utilizadas como referncias projetuais. No primeiro estudo de caso foi realizada a visita aos projetos de Simm Vlez no Hotel do Frade & Golf Resort, com o apoio do engenheiro agrnomo Carlos V. Rodrigues. O segundo estudo de caso foi o pavilho da ONG IBIOSFERA, construo onde foi ministrado curso de BioArquitetura pelos arquitetos Edoardo Aranha e Francisco Lima, este, servindo como complementao prtica ao trabalho de pesquisa. O terceiro estudo de caso foi a visita ao restaurante do Parque Natural Agropecurio da Costa Rica PANACA. Um empreendimento ecolgico, com projeto da arquiteta colombiana Maria Mercedes. 4. RESULTADOS E DISCUSSO 4.1. O material bambu, e os processos significativos

Atualmente acredita-se que no mundo existam aproximadamente entre 1250 e 1300 espcies de bambu, sendo que delas, 400 so encontradas no Brasil. Os bambus so classificados em trs grupos segundo as caractersticas de seus rizomas. Estes so os caules subterrneos que crescem e se reproduzem fazendo a colonizao do territrio. O grupo paquimorfo ou simpodial, caracterizado por

8 rizomas curtos, grossos, macios, e que apresentam as razes secundrias na parte inferior. Estes rizomas curtos originam brotos prximos ao caule original, formando touceiras, portanto tambm chamados de entouceirante. O grupo leptomorfo ou monopodial caracterizado por rizomas de forma cilndrica ou quase cilndrica, geralmente com dimetro menor do que os caules que geram. Os entrens so compridos e raramente macios. Os rizomas se ramificam em longas distncias, constituindo este grupo tambm classificado como alastrante. O grupo Anfipodial possui rizomas com ramificao dos dois tipos dependendo das condies de desenvolvimento. Como exemplos dos tipos de rizomas nos bambus mais utilizados na construo civil, podemos citar o Dendrocalamus giganteus (chamado de bambu-gigante, bambu-balde) que paquimorfo ou entouceirante. Outro bambu, um dos mais utilizados e tambm dos mais resistentes o Guadua angustifolia (aqui no brasil conhecido como taquaruu), que leptomorfo ou alastrante. Como estrutura bastante utilizado tambm no brasil o bambu Phyllostachys pubescens, conhecido como bambu-mos ou bambu-chins. Este genero (Phyllostachys) o mais variado, possui um grande numero de espcies, alm de colmos dos mais variados tipos, tamanhos, cores e formas. A qualidade dos colmos de bambu para sua utilizao em estruturas de grande importncia e depende de muitos fatores. Apesar do bambu possuir altos valores de resistncia mecnica, principalmente trao e compresso, h muitos aspectos que na prtica so dificilmente resolvidos, devendo ser estudados, e normatizados, para possibilitar sua aplicao. (CARDOSO, 2000). A idade em que o bambu colhido influencia relevantemente, pois a resistncia do bambu s atingida aps o perodo de maturidade (ou sazonamento), atingindo sua resistncia mxima entre trs e seis anos de idade. O teor de umidade no colmo a ser colhido tambm est diretamente relacionado com as propriedades fsicas e mecnicas aps a secagem. Com um teor de umidade alto, maior a possibilidade do bambu apresentar fissuras ou rachaduras quando seco. Relacionado tambm ao teor de umidade est a presena de amido e acares no colmo. Portanto os colmos devem ser colhidos na poca de menor pluviosidade,

9 quando os solos esto secos e a atividade de lquidos dentro do colmo menor. Desta forma dimunui-se a susceptibilidade ataques de insetos que se alimentam de amido, principalmente o Dinoderus minutus, conhecido como broca ou caruncho do bambu. Muitas das culturas que utilizam o bambu preservam a tradio de colher o bambu principalmente na lua minguante, garantindo colmos menos vulnerveis. Este fato foi comprovado cientificamente por Pinzon(2002), que relacionou a presena de carboidratos em amostras de Guadua Angustifolia, com as fases da lua. Os tratamentos fsicos ou qumicos so tambm fundamentais e procuram proteger os bambus atravs de trs princpios: retirar , bloquear, ou transformar o amido dos colmos. As possibilidades de tratamento diferenciam-se basicamente pelo fatores de custo, sustentabilidade e eficincia. So alguns exemplos de tratamento: Cura na mata, Cura pela gua, Secagem ao fogo, Secagem ao ar, Secagem em estufa, Tratamento por substituio da seiva/transpirao, Tratamento sob presso, Tratamento por imerso, Tratamento por banho quente, Tratamento em autoclave. Segundo a bibliografia, o bambu pode ter uma vida til de at quatro anos quando no tratados e de 20 a 50 anos quando submetidos a tratamentos adequados e utilizados corretamente. (NUNES,2005) O presente tambm estudou algumas das tcnicas mais utilizadas para as unies estruturais de peas de bambu, este tambm um dos assuntos mais relevantes na utilizao do material. O bambu no resiste s pregaes, devido sua constituio ser basicamente composta por fibras paralelas muito longas, com densidade especfica muito alta, principalmente nas paredes externas, com grande tendncia ao fendilhamento. As ligaes mais indicadas, por proporcionar maior estabilidade, so as parafusadas, pois h um corte das fibras, sem o afastamento entre elas, evitando assim as fissuras (CARDOSO, 2000). As ligaes parafusadas possuem a vantagem de permitir ajustes de acordo com a trabalhabilidade do material, j que o bambu apresenta muita variao dimensional em funo da umidade relativa do ar, ou ainda, do trmino do

10 processo de secagem de peas utilizadas. Uma das tcnicas utilizadas para evitar o cisalhamento so as ligaes com a colocao de peas cilndricas de madeira no interior dos colmos (figura 2), tendo como fator negativo a dificuldade de produo da pea em larga escala pela variao do dimetro interno dos bambus.

Figura n 1: Sequncia de esmagamento Fonte: HIDALGO (1981)

Figura n 2: Enrijecimento de ligaes. Fonte: HIDALGO(1981)

Uma soluo j consagrada foi criada por Simm Vlez, o qual tem trabalhado com bambu por um longo perodo, desenvolvendo uma nova tecnologia para conectar os colmos de bambu em suas estruturas. A soluo encontrada, conhecida como Ligao Vlez consiste na abertura de um orifcio na parte superior do colmo de bambu parafusado onde, aps o travamento da estrutura, ocorre a injeo de concreto. Esta soluo visa evitar o cisalhamento, patologia que pode ser causada na utilizao dos parafusos para unio e fixao das peas estruturais. Com o simples aumento da superfcie de contato do parafuso e da parede de bambu, evitam-se as fissuras e o esmagamento, talvez as caractersticas mais desfavorveis na utilizao do bambu na estrutura.

Figura n 3: Esquema da ligao com parafusos. Fonte: HIDALGO (1981)

11 4.2. Ensaios de Resistncia

Para que pudssemos obter resultados que demonstrassem as principais caractersticas mecnicas do material, foram feitos ensaios de resistncia trao, compresso e ao cisalhamento, realizados nos laboratrios da faculdade de engenharia civil e de engenharia de materiais do Mackenzie-SP. Estes realizados com base nos trabalhos realizados pelo professor Khosrow Ghavami na Pontifcia Universidade Catlica do Rio de Janeiro (PUC-Rio). O objetivo destes testes estruturais no o de fazer um estudo aprofundado de levantamento das caractersticas mecnicas do material (como vem sendo feito pioneiramente por estudiosos no assunto, levantados na bibliografia deste trabalho), mas sim atentar para os resultados obtidos como comprovadores das possibilidades estruturais de um material que no tradicionalmente utilizado em nosso pas. 4.1.1. Consideraes quanto aos corpos de prova e processos utilizados Os corpos de prova submetidos aos ensaios foram retirados de bambus da espcie Phyllostachys pubescens, mais conhecidos como bambu mos. (leia-se bambu moss). Os colmos utilizados foram comprados de um distribuidor de materiais naturais localizado na Zona Leste de So Paulo, o qual revende bambus de diversas localidades (da regio sudeste do pas), mas no sabendo informar a sua procedncia. (regio, data do corte e secagem) Para que os ensaios realizados assemelhassem ao mximo as condies em que os bambus so utilizados nas construes, foram divididos conforme os tipos de esforos solicitantes sobre o material, e conforme o processo de secagem do mesmo, que comprovadamente alteram os resultados em sua resistncia. No foram feitos ensaios comparando-se os tipos de tratamento levantados contra insetos xilfagos, pois como consultado na bibliografia especfica, estes no influenciam relevantemente nos resultados obtidos. O teor de umidade do bambu expresso atravs de porcentagem, comparando-se seu peso ao natural e quando seco; assim uma pea de bambu tem teor de

12 umidade 10% quando a pea depois de seca perdeu 10% de seu peso. (OLIVEIRA, 1980) Os processos de secagem dos corpos de prova embora demonstrem claramente diferenas nos resultados (como verificaremos a seguir), no foram de fato precisos pela impossibilidade de estimarmos os teores relativos de umidade, ou seja, os bambus poderiam ter adquirido ou perdido umidade durante seu transporte e perodo de estocagem. A secagem foi realizada em forno Fanem modelo 315 SE no Labortrio de Engenharia de Materiais do Mackenzie-SP. O tempo em que os corpos de prova ficaram na estufa foi determinado pela diferena de massa da amostra durante as sucessivas pesagens. Para este controle, foi realizada a pesagem dos corpos de prova a cada um ou dois dias na balana analtica de preciso. (sartorius ISO 9001) 4.1.2. Ensaios de Compresso

Figura n 4: Fbio, Luiz e Abner no laboratrio de Estruturas - Faculdade de Engenharia Civil Mackenzie, So Paulo. Fonte: Marquez, 2007 Figura n 5: Teste em corpo de prova compresso. Fonte: Marquez, 2007

Nos testes compresso foram ensaiados um total de 16 corpos de prova, sendo estes divididos em grupos de trs a trs, e em lotes de acordo com a secagem: Um primeiro lote com 6 corpos de prova (trs com n e trs sem n) verdes (sem passagem pela estufa). Um segundo lote com 6 corpos de prova secos na estufa

13 50C por uma semana. Os corpos de prova foram feitos de acordo com a litaratura levantada, com a altura proporcional ao dimetro. (h=d)Corpo de Prova Unidades Sem N 01 - seco 50 Sem N 02 - seco 50 Sem N 03 - seco 50 Sem N 04 - verde Sem N 05 - verde Sem N 06 - verde Com N 01 - seco 50 Com N 02 - seco 50 Com N 03 - seco 50 Com N 04 - verde Com N 05 - verde Com N 06 - verde Diam. Ext cm 7,94 7,87 7,92 8,06 8,16 8,00 8,88 8,40 8,40 8,24 8,78 8,44 Espessura rea cm cm2 1,80 1,75 1,76 1,69 1,92 1,67 2,17 1,93 1,88 1,84 1,97 1,91 19,846 19,239 19,488 19,153 21,700 18,795 26,518 22,505 21,991 21,092 24,121 22,390 Carga Mx. Tenso Kgf Kgf/cm2 21.200,00 1.068,25 20.250,00 1.052,52 20.200,00 1.036,55 14.300,00 746,61 15.200,00 700,47 14.100,00 750,18 21.300,00 20.650,00 20.650,00 14.600,00 15.900,00 15.600,00 803,24 917,58 939,04 692,20 659,17 696,73 Tenso Mpa 106,82 105,25 103,66 74,66 70,05 75,02 80,32 91,76 93,90 69,22 65,92 69,67

Figura n 6: Tabela de dados e resultados dos primeiros ensaios de compresso.

Apenas aps a realizao destes primeiros testes foi constatada a necessidade de se obter dados que descrevessem o comportamento dos corpos de prova durante os ensaios. O equipamento utilizado no nos fornecia um grfico preciso, e somente na volta ao laboratrio foram realizados ensaios utilizando relgio comparador, o que possibilitou fazer leituras de deformao, feitas a cada tonelada de carga acrescida. O grfico resultante destes ltimos quatro ensaios realizados est apresentado na figura 8.Diam. Corpo de Prova Ext Esp. rea Unidades cm cm cm2 Sem n - seco 8,34 0,88 10,913 Sem n - verde 7,99 0,76 9,037 Com n - seco 8,30 0,81 9,996 Com n - verde 8,12 0,82 9,885 Carga Mx. Kgf 21.300,00 12.500,00 16.300,00 13.700,00 Tenso Kgf/cm2 1.951,75 1.383,20 1.630,72 1.385,94 = L L/L0 Tenso L0 Mpa mm mm 195,18 85,10 3,21 0,0377 138,32 98,90 2,99 0,0302 163,07 96,53 2,99 0,0309 138,59 98,96 1,93 0,0195

Figura n 7: Tabela de dados e resultados dos ltimos ensaios de compresso.

Como concluso dos testes realizados, na anlise dos resultados, e na comparao com os trabalhos da PUC Rio (CRUZ, 2002), observou-se a dificuldade de se determinar valores mdios de resistncia para uma dada espcie de bambu. Grandes variaes ocorrem entre as amostras com n e sem n, entre

14 corpos de prova retirados da base, do intermdio, e do topo do colmo. Os processos de secagem influenciam bastante, e as variaes de espessura alteram bastante a resistncia s cargas entre as partes ao longo do colmo. Os dados apresentados no grfico revelam uma resistncia maior nos corpos de prova sem n, alm disso, os resultados apresentam uma resistncia muito maior do que aquelas obtidas nos ensaios anteriores e na literatura. Estes dados indicam a possibilidade dos corpos de prova terem sido retirados de uma parte superior do colmo, como os resultados obtidos na por Martha Cruz (2002).200

180

160

140 Sem N Seco Com N Seco Sem N Verde Com N Verde

120 Tenso - MPa

100

80

60

40

20

0 0 0,005 0,01 0,015 0,02 0,025 0,03 0,035 0,04 Deformao Longitudinal

Figura n 8: Grfico dos resultados dos ensaios compresso. Fonte: Marquez, 2007

4.1.3. Ensaios de Trao Nos testes trao foi ensaiado um total de 12 corpos de prova, sendo estes: Um lote com 6 corpos de prova (trs com n e trs sem n) secos (sem passagem pela estufa). E outro lote com 6 corpos de prova, secos na estufa a 50C por uma semana (tempo em que se considerou estabilizada a massa do corpo de prova). Os testes trao foram ensaiados na mquina Q-Test, no laboratrio de Engenharia de Materiais (Figura n 12). O desenho dos corpos de prova seguiu o trabalho orientado por Ghavami (CRUZ, 2002).

15Corpos de prova Unidades Com N 1 Seco Com N 2 Seco Com N 3 Seco Com N 4 Verde Com N 5 Verde Com N 6 Verde Sem N 1 Seco Sem N 2 Seco Sem N 3 Seco Sem N 4 Verde Sem N 5 Verde Sem N 6 Verde Tens. Carga Escoam. Mx. Mpa Kgf Tenso Max. Mpa Deform. Final %

Espessura Largura Area mm mm mm

Mdulo Mpa

8.20 9.02 8.90 7.85 9.35 8.20

5.31 5.05 5.05 4.75 4.82 5.05

43.54 45.55 44.94 37.29 45.07 41.41

1906.21 188.413 2058.30 181.501 2131.97 190.160 2028.87 193.758 1553.08 140.674 1803.92 169.210

896.960 202.02 909.434 195.79 949.925 207.27 786.654 206.89 931.256 202.64 794.314 188.11

11.39 10.32 10.42 10.66 18.44 12.28

7.55 7.73 7.68 7.50 8.05 8.27

4.88 5.46 4.52 4.90 4.75 5.47

36.84 42.21 34.71 36.75 38.24 45.24

2484.95 210.621

937.097 249.42

10.24 12.34 10.98 12.97 16.87 50.54

2245.44 213.508 1.067.299 247.99 2312.12 223.182 2188.31 203.818 2074.82 188.553 895.171 252.89 877.381 234.13 995.235 255.24

1625.24 161.527 1.000.270 216.84

Figura n 9: Tabela de dados e resultados dos ensaios de trao.S tr e s s 2 6 0 2 4 0 2 2 0 2 0 0 1 8 0 1 6 0 1 4 0 1 2 0 1 0 0 8 0 6 0 4 0 2 0 0 0 1 2 3 E x t e n s io n 4 ( m m ) 5 6 ( M P a )

Y F

M

B

Figura n 10: Exemplo de grfico Tenso x Deformao de ensaio de trao (sem n 2- seco).

16

Figura n 11: Corpos de prova rompidos no ensaio de trao. Fonte: Marquez, 2007 Figura n 12: Mquina de ensaios Q-test com corpo de prova de trao. Fonte: Marquez, 2007

Os resultados dos ensaios de trao (tabela da figura 8) demonstram que os corpos de prova sem n apresentam uma maior resistncia do que aqueles com n. Estes dados so compatveis com a literatura, e justificados pela descontinuidade das fibras na regio dos ns. Os ensaios apresentam uma tenso de ruptura mdia de 249 MPa. Resistncia esta compatvel resistncia de escoamento do ao ASTM36. Entretanto, a ruptura do bambu uma ruptura frgil, demonstrada pelo grfico da tenso pela deformao (figura10), enquanto o ao apresenta uma ruptura dctil. 4.1.4. Ensaios de Cisalhamento Os testes de cisalhamento realizados tiveram o objetivo de caracterizar o cisalhamento interlaminar (no sentido paralelo s fibras), que constitui a pior caracterstica do material nas formas atuais de construo. No cisalhamento foi ensaiado um total de 12 corpos de prova, sendo estes: Um lote com 6 corpos de prova (trs com n e trs sem n) secos (sem passagem pela estufa). Um lote com 6 corpos de prova secos na estufa 50C por uma semana. (tempo em que se considerou estabilizada a massa do corpo de prova) No cisalhamento o bambu apresentou seu ponto mais frgil, com uma tenso de ruptura mdia dos corpos de prova secos em 7,02 Mpa.

17Corpos de prova Unidades Com N 1 Seco Com N 2 Seco Com N 3 Seco Com N 4 Verde Com N 5 Verde Com N 6 Verde Sem N 1 Seco Sem N 2 Seco Sem N 3 Seco Sem N 4 Verde Sem N 5 Verde Sem N 6 Verde Tens. Carga Escoam. Mx. Mpa Kgf Tenso Max. Mpa Deform. Final %

Espessura Largura rea mm mm mm

Mdulo Mpa

10.60 10.00 11.60 11.00 11.45 11.60

59.37 59.64 59.25 59.22 59.23 59.00

629.32 108.84 596.40 115.04 687.30 99.37 651.42 105.72 678.18 102.87 684.40 93.58

5.753 5.441 5.920 5.643 6.061 5.728

387.038 6.03 342.657 5.63 415.126 5.92 382.337 5.76 421.741 6.10 409.023 5.86

5.93 5.12 6.35 5.59 6.78 6.95

8.02 7.46 8.21 7.87 8.26 7.71

58.70 58.65 58.80 59.15 58.91 59.20

470.77 136.02 437.53 150.84 482.75 150.82 465.51 134.79 486.60 139.19 456.43 142.94

6.299 2.999.030 6.37 6.438 3.390.961 7.75 6.529 3.359.957 6.96 6.577 3.146.728 6.76 7.530 3.728.881 7.66 5.956 2.824.905 6.19

4.87 6.23 4.67 5.23 7.95 4.65

Figura n 13: Tabela de dados e resultados dos ensaios de cisalhamento.S 7 t r e s s ( M P a )

F M

6

5

B

4

3

2

1

0 0 . 0 1 . 0 E x t e n s io n ( m m ) 2 . 0 3 . 0

Figura n 14: Grfico Tenso x Deformao de ensaio de cisalhamento (sem n 3- seco).

18 4.2. ESTUDOS DE CASO Os estudos de caso so anlises de obras realizadas que visam mostrar o que se tem feito, principalmente no Brasil com estruturas de bambu. 4.2.1. Obras do Hotel do Frade & Golf Resort As obras do Hotel do Frade em Angra dos Reis, construdas com bambu, surgiram partir de uma integrao entre a equipe do arquiteto colombiano Simm Vlez e a empresa Bambu-Jungle, conveniada ao hotel. Ela consiste de uma fazenda especializada em culturas e comercializao de palmito, grama e bambu, servindo ao hotel e tambm a projetos externos. Na execuo destas construes, a equipe do arquiteto colombiano precisou formar a mo de obra que seria utilizada, ensinando assim os empregados a utilizarem as tcnicas para o trabalho com o novo material. Esta mo de obra seria utilizada posteriormente pela BambuJungle. A visita, guiada pelo engenheiro agrnomo Carlos V. Rodrigues, foi realizada primeiramente nas duas principais construes em bambu do hotel, que so o restaurante e a recepo, e posteriormente uma casa projetada por Vlez localizada no Condomnio do frade, alm dos quiosques do hotel feitos pela Bambu-Jungle. 4.2.1.1. Recepo do Hotel do Frade & Golf Resort

Figura n 15: Recepo do Hotel do frade. Fonte: Marquez, 2007

19 O projeto de Vlez para a recepo se constitui de um polgono de oito lados, com uma estrutura dividida em duas linhas circulares e concntricas contendo os pilares que apiam a cobertura. Esta cobertura uma estrutura espacial, que tambm poderia ser chamada de cpula de linhas retas. As peas estruturais so dispostas de forma circular e radial, sendo que no encontro delas h o anel de rigidez como travamento. A concepo arquitetnica da cobertura uma das caractersticas da arquitetura de Simm Vlez. Entre a sobreposio dos telhados existe um espacamento vertical que constitui o sistema de ventilao natural do edifcio. O bambu utilizado para a construo foi o Dendrocalamus giganteus, ou bambu gigante, fornecido pela fazenda do hotel e tratado quimicamente em autoclave. Os pilares externos so inclinados de forma que suportam um grande beiral. Assim, tanto o pavilho aberto quanto estrutura ficam protegidos da chuva. J os pilares internos possuem uma inclinao seguindo a direo das cargas atuantes advindas da cobertura.

Figuras n 16 e 17: Recepo do Hotel do frade. Fonte: Marquez, 2007.

Os elementos que suportam a parte inferior do telhado so dispostos como ramos, levando de toda a rea da cobertura as cargas para a disposio dos pilares. No anel central da estrutura o arquiteto utiliza as vigas como feixes estruturais, os quais so compostos por vrios colmos que so travados por parafusos. Os colmos parafusados so preenchidos com concreto nos entrens das ligaes,

20 soluo j reconhecida na literatura, como ligaes Tipo Vlez. Nesta construo tambm so utilizadas barras de ao internamente nos colmos de bambu, fazendo a ligao de peas, e principalmente a ligao dos pilares fundao. Esta tecnologia que foi proposta por Vlez, at ento inovadora, o colocou na vanguarda da produo da arquitetura em bambu ao permitir a realizao de construes impressionantes, com grandes vos, grandes balanos, e maiores cargas na estrutura, na execuo de construes com dois ou mais pavimentos. 4.2.1.2. Restaurante do Hotel do Frade & Golf Resort

O sistema que compe toda esta construo projetada por Vlez semelhante ao sistema utilizado na recepo do hotel, porm com diferenas no aspecto geral e no desenho dos feixes de peas estruturais. O restaurante se constitui de um pavilho retangular, com uma estrutura dividida tambm, assim como a recepo, em duas linhas principais de apoio contendo os pilares que suportam a cobertura. Os pilares perifricos so constitudos de dois colmos de bambu cada, separados por um outro segmento de colmo entre eles. Os pilares internos so compostos de quatro varas, sendo que uma delas se destina ao apoio da parte inferior da cobertura (junto com os pilares perifricos), e as outras trs formam um desenho triangulado que apoia a parte superior da cobertura, um telhado mais elevado e que possui um grande beiral em balano.

Figuras n 18 e 19: Restaurante do Hotel do frade. Fonte: Marquez, 2007

21 4.2.1.3. Casa no condomnio do Frade

Esta casa no condomnio do Frade foi o primeiro dos projetos de Vlez em Angra dos Reis. A estrutura da casa organizada basicamente em trs prticos grandes, que vencem o vo das salas, trs prticos menores, que contm a cozinha e rea de servio, e dois anexos laterais, um deles maior contendo quartos. O bambu utilizado o Dendrocalamus giganteus, e as ligaes utilizam concreto injetado. (Ligao Vlez). Embora no tenha sido possvel aprofundar o estudo de construo, por no se encontrarem os proprietrios da casa na data da visita, trata-se de uma residncia com um aspecto singular, elevando o atual padro de construes com bambu.

Figuras n 20 e 21: Casa no condomnio do frade. Fonte: Marquez, 2007

4.2.2. Pavilho Sede da ONG scio-ambiental IBIOSFERA A construo do pavilho da IBIOSFERA foi (e tem sido) parte prtica de cursos de bio-arquitetura promovidos pela citada ong e ministrados pelos arquitetos Edoardo Aranha e Francisco Lima. Toda a construo segue ao mximo os preceitos de construo ecolgica, no uso dos materiais de construo, na implantao do edifcio no terreno, e no uso dos recursos, principalmente gua e tratamento dos efluentes. O projeto, conforme os arquitetos, foi inspirado nas construes colombianas. O Pavilho em formato octogonal possui 120 m de rea interna e 130m de rea coberta.

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Figuras n 22 e 23: Sede da Ong IBIOSFERA. Fonte: Marquez, 2007

A estrutura feita com bambu Phyllostachys Pubescens, ou bambu mos, adquirido j tratado e com origem no Rio de Janeiro. Possui oito pilares. Cada um dos pilares composto por quatro colmos de bambu, com travamentos entre eles em trs momentos. O espaamento entre os colmos do pilar traz a ele uma maior inrcia e permite que se faa a ligao com os outros elementos estruturais num sistema de sanduche. Cada pilar possui duas mos francesas; uma estruturando a viga de cobertura, e outra suportando o beiral. (que nada mais do que uma continuao desta ltima) Este desenho, traz equilbrio pea e vir a proteger a estrutura da chuva. A fundao feita em concreto armado e termina elevada do solo entre meio um metro. Esta medida tambm protege os bambus da umidade, alm de servir de base de apoio para os colmos quando realizada a concretagem soldando os pilares fundao. Os pilares possuem em seus primeiros noventa centmetros de altura barras de ao internamente, que so preenchidos com concreto flido atravs de buracos feitos com serra-copo. Ao contrrio das construes de Simm Vlez, apenas a base dos pilares concretada, de acordo com os arquitetos, pela pequena carga que a estrutura ir suportar. A partir desta deciso torna-se necessrio um maior cuidado com as unies das peas estruturais com parafusos, devido tendncia ao cisalhamento das fibras do bambu. Os parafusos foram utilizados com a preocupao de serem colocados sempre o mais prximo possvel de um dos ns do colmo de bambu. Foram utilizados tambm anis de borracha para aumentar o ponto de contato entre a

23 arruela e a superfcie do bambu, diminuindo as tenses em torno dos parafusos nas unies estruturais.

.Figura n 24: Encontro dos pilares com a fundao na Sede da IBIOSFERA. Fonte: Marquez, 2007 Figura n 25: Detalhe do prtico na Sede da IBIOSFERA. Fonte: Marquez, 2007

O pavilho se comporta como um sistema fechado, onde quatro dos pilares, juntamente com suas vigas de cobertura e suas estruturas para os beirais, formam o desenho de prticos, sendo que os outros elementos servem de travamento, ou seja, formando o desenho de prticos interrompidos. Essa diferena entre as quatro vigas de cobertura contnuas e as quatro vigas interrompidas constitui o espao das aberturas laterais da cobertura, que servem para iluminao e ventilao natural do pavilho. 4.2.3. Restaurante do Parque Natural Agropecurio da Costa Rica - PANACA A Construo do restaurante do Parque Temtico Agropecurio em San Mateo, Costa Rica, foi uma das primeiras obras do empreendimento em fase de implantao. Realizada, a obra chama a ateno de quem passa pela estrada vinda da capital (San Jos) em direo ao litoral pacfico daquele pas. Todo construdo com materiais naturais, o restaurante tem um apelo ecolgico aliado a um sistema construtivo diferenciado.

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Figuras n 26 e 27: Aspecto geral e vista interna do restaurante do Parque Natural Agropecurio da Costa Rica - PANACA. Fonte: Marquez, 2007

O espao foi projetado por Maria Mercedes, arquiteta do empreendimento, que tambm como Simm Vlez, colombiana. A estrutura do restaurante se constitui de 14 pilares distribudos na periferia de um espao retangular, que possui uma modulao de 6 por 3 pilares. A cobertura de fibras naturais apoiada em elementos estruturais de bambu. Os pilares so mistos: da fundao de concreto at a altura dos beirais so constitudos de troncos de madeira, na altura da estrutura de apoio dos beirais, feita a transio; surgem quatro colmos de bambu a partir de ranhuras nas toras.

Figuras n 28 e 29 e 30: Vista interna da cobertura, detalhes do encontro entre peas estruturais. Restaurante do Parque Natural Agropecurio da Costa Rica - PANACA. Fonte: Marquez, 2007

25 As mos francesas dos beirais se apiam em ilhs, e estes so presos aos pilares de troncos por barras de ao. Assim como nas obras visitadas projetadas por Simm Vlez, nesta todas as varas de bambu da estrutura so concretadas internamente. O bambu utilizado tem as mesmas dimenses e colorao do moss (Phyllostachys pubescens), porm um dos construtores presentes, que explicou sobre o empreendimento, no soube confirmar a espcie utilizada. A estutura da cobertura aqui tem uma diferena das obras visitadas de Simm Vlez por utilizar feixes de colmos de bambu dispostos como vigas, as quais contm trs varas sobrepostas cada uma. Estas vigas inclinadas possuem triangulaes como reforo. No chegam a ter o desenho de uma trelia, mas vencem o vo do restaurante com um aspecto bem interessante. 5. CONCLUSO Como concluso deste trabalho, fica clara a inteno de explicitar as possibilidades arquitetnicas e estruturais do material. As obras construdas com bambu possuem uma linguagem prpria deste sistema, com aspecto de extrema beleza e leveza. A pesquisa demonstra a grande capacidade de resistncia do bambu e o seu potencial para construo. A resistncia do Bambu mos (Phyllostachys Pubescens) demonstrou ser trao equivalente resistncia do ao, apresentando valor de 249 MPa. Na compresso, a resistncia de proporcionalidade mdia foi de 100 MPa. No cisalhamento o bambu apresenta seu ponto crtico como material pois sua resistncia chega a ser de 7 MPa . Os ensaios apresentados demonstram a influncia do teor de umidade na resistncia do bambu. Entretanto, podemos afirmar que parte dos bambus ensaiados estavam praticamente secos ao ar, pelo fato de terem sido testados aps um longo perodo depois de adquiridos. Tambm podemos apontar para a necessidade de se determinar a posio do corpo de prova em relao ao colmo de onde foi retirado, alm da certificao da origem e procedncia do bambu utilizado.

26 As obras visitadas demonstram sua viabilidade de uso devido a fatores como flexibilidade e sua adaptao as diversas formas. Nos projetos em geral os arquitetos optaram por trabalhar com as barras em feixes, fato este que diminui o nmero de execuo de ns e encaixes, consequentemente diminui a possibilidade de ruptura por cisalhamento. A soluo encontrada por Simm Vlez para evitar o cisalhamento foi injetar concreto no n, entretanto soluo considerada por muitos arquitetos anti-ecolgica, preferindo buscar solues alternativas como por exemplo a encontrada pelos arquitetos Edoardo Aranha e Francisco Lima, que possuem a preocupao de utilizar parafuso sempre o mais prximo possvel de um n do bambu. Mesmo assim ainda utilizam tambm anis de borracha para aumentar o ponto de contato entre a arruela e a superfcie do bambu, o que diminui as tenses em torno dos parafusos nas unies estruturais. A partir destas concluses entende-se a relevncia das pesquisas com bambu continuarem a ser realizadas na universidade, com a correo dos eventuais defeitos nos testes, alm da incluso de novas espcies e aprofundamento das questes do bambu e da arquitetura.

8. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS CARDOSO, Jnior. Rubens. Arquitetura com bambu. 2000. Dissertao (Mestrado em Arquitetura) - Convnio UNIDERP (Universidade para o desenvolvimento do estado e da regio do Pantanal) UFGRS (Universidade Federal do Rio Grande do Sul), 2000. CRUZ, Martha Lissette Snchez. Caracterizao fsica e mecnica de colmos inteiros do bambu da espcie Phyllostachys aurea: Comportamento flambagem. 2002. Dissertao (Mestrado em Engenharia Civil) - Pontifcia Universidade Catlica do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2002. DUNKELBERG, Klaus. Bamboo as a building material, in: IL31 Bambus, Karl Krmer Verlag Stuttgart, 1992.

27 GLENN, H. E. Bamboo reinforcement of portland cement concrete structures. Clemson College Engineering Experiment Station. Bul. 4. Clemson, S.C, 1950 LOPEZ, Oscar Hidalgo. Manual de Construccon com Bambu. Cali, Colmbia: Estudios Tecnicos Colombianos, 1981. Universidad Nacional de Colombia y Centro de Investigaccin de Bambu y Madera CIBAM. MORADO, Denise. Material de Fibra Revista tchne, So Paulo, n.9, p.32-36, mar/abr. 1994. NUNES, Antnio Ricardo sampaio. Construindo com a natureza. Bambu:uma alternativa de ecodesenvolvimento. 2005. Dissertao (Mestrado em Desenvolvimento e Meio Ambiente) - Universidade Federal de Sergipe, So Cristvo, 2005. OLIVEIRA, Edith Gonalves de. Bambu, Investigao de novos usos na construo Civil. 1980. Dissertao (Mestrado em Arquitetura) Universidade de So Paulo, So Paulo, 1980. PINZN, T.M. Ensayo preliminar de contenido de azcar en la guadua. Pereira, Colmbia: FMA, 2002. 12p. RECHT, C. WETTERWALD, M. F. Bamboos. London: B.T. Batsford Ltd, 1994. VIDAL, Diogo Forghieri. Bambu: Alternativa Construtiva para o Projeto Ecolgico. 2003. Trabalho de Concluso de Curso (Graduao em Arquitetura) Universidade Presbiteriana Mackenzie, So Paulo, 2003.