UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ
AMANDA ALTRÃO ALVES
USO DO BAMBU NA CONSTRUÇÃO CIVIL: aplicações estruturais e
arquitetônicas para um desenvolvimento sustentável
TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO
CAMPO MOURÃO
2019
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USO DO BAMBU NA CONSTRUÇÃO CIVIL: aplicações ..., Notas de aula de Construção
Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação apresentado à Disciplina de Trabalho de. Conclusão de Curso 2, do Curso Superior em. Engenharia Civil do ...
Tipologia: Notas de aula
2022
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UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ
AMANDA ALTRÃO ALVES
USO DO BAMBU NA CONSTRUÇÃO CIVIL: aplicações estruturais e
arquitetônicas para um desenvolvimento sustentável
TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO
CAMPO MOURÃO
AMANDA ALTRÃO ALVES
USO DO BAMBU NA CONSTRUÇÃO CIVIL: aplicações estruturais e
arquitetônicas para um desenvolvimento sustentável
Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação apresentado à Disciplina de Trabalho de Conclusão de Curso 2, do Curso Superior em Engenharia Civil do Departamento Acadêmico de Construção Civil – DACOC - da Universidade Tecnológica Federal do Paraná - UTFPR, para obtenção do título de bacharel em Engenharia Civil. Orientador: Profª. Drª. Fabiana Goia Rosa de Oliveira
CAMPO MOURÃO
AGRADECIMENTOS
À Deus pela vida, saúde, força, sabedoria e serenidade ao longo de toda essa trajetória. Sei que foi Ele quem me guiou por todos os caminhos que trilhei. Aos meus pais, Xisto e Adriana, por nunca medirem esforços para que eu pudesse escolher e seguir uma profissão. Agradeço ao amor incondicional, ao apoio e incentivo que sempre me deram. Sem vocês nada disso seria possível. Aos meus familiares, irmã, tias, avôs e avós; por sempre torcerem e rezarem por mim, por estarem presentes nos momentos mais difíceis e por celebrarem as conquistas comigo. À todos os meus amigos, o meu obrigada por todo apoio e parceria durante todos esses anos e por serem a minha segunda família quando estive longe de casa. Sem vocês, essa caminhada não teria sido tão leve e divertida. À todos os meus professores, por serem exemplos de profissionais e por moldarem a profissional que serei em breve. Em especial à minha orientadora, professora Fabiana, que compartilhou seu tempo e conhecimento comigo e foi essencial para a minha formação. À UTFPR e à Campo Mourão, lugares onde amadureci, aprendi, fiz amizades e fui muito feliz ao longo desses cinco anos. Sempre levarei as lembranças dessa etapa no meu coração.
RESUMO
ALVES, A. A.. USO DO BAMBU NA CONSTRUÇÃO CIVIL: aplicações estruturais e arquitetônicas para um desenvolvimento sustentável. 2019. 48f. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Civil) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná. Campo Mourão, 2019.
Visando a alta demanda de recursos devido à expansão do setor da indústria civil, bem como a necessidade de buscar alternativas sustentáveis para a construção, o presente trabalho tem como objetivo principal analisar estudos existentes na literatura em relação às propriedades do material bambu, bem como suas diversas aplicações. O bambu, nesse contexto se apresenta como uma matéria prima de baixo custo, baixa energia de produção, alto desempenho e destaca-se por ser um material leve e resistente – quando comparado a outros materiais da construção civil. Além disto, seus processos de pré fabricação contribuem para um canteiro de obras mais limpo e racionalizado, com uma otimização de tempo e recursos. Foram analisados diversos ensaios com o material e seus resultados foram correlacionados à estudos teóricos e à obras na construção civil que utilizam-se deste material. Além disto, buscou-se ressaltar as qualidades do material quanto à sustentabilidade, renovabilidade, resistência e alta diversidade de espécies. No Brasil o bambu ainda não é amplamente utilizado, mas em países como China, Indonésia e Japão existem obras relevantes produzidas com o material. Uma barreira para a utilização do bambu é a falta de normativas específicas para o material, porém a tendência recente é que se desenvolvam mais pesquisas acerca do material, contribuindo para a difusão do conhecimento do mesmo, bem como a viabilização e aplicação em obras.
Palavras-chave : Bambu; Obras; Construção Civil;
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1 – Representação da quantidade de energia necessária para produzir uma tonelada de material Figura 2 – Distribuição geográfica do bambu Figura 3 – Utilização de bambu em andaimes Figura 4 – Seção de um colmo de bambu e suas denominações Figura 5 - Seção transversal do colmo de D. asper Figura 6 – Processo de fabricação de BLC na China Figura 7 – Restaurante Ting XI Bamboo, China Figura 8 – Sangkep, Indonésia Figura 9 – Maquete do projeto de Sangkep Figura 10 – Vista lateral da Millenium Bridge em Bali, Indonésia Figura 12 – Bambu Indah Eco Resort Figura 11 – Arcos da passarela Millenium Bridge em Bali, Indonésia Figura 13 – Bambu Indah Eco Resort Figura 15 – Sharma Springs Residence Figura 14 – Bambu Indah Eco Resort Figura 16 – Túnel de acesso à residência Figura 17 – Interior da residência Figura 18 – Centro Cultural Max Feffer – Pardinho, São Paulo Figura 19 – Cúpula do Anfiteatro Prof. Junito Brandão – PUC, Rio de Janeiro Figura 20 – Corte transversal do projeto da cúpula do Anfiteatro Prof. Junito Brandão
- PUC, Rio de Janeiro Figura 21 – Corte longitudinal do projeto da cúpula do Anfiteatro Prof. Junito Brandão – PUC, Rio de Janeiro Figura 22 – Tekôa, no Ekôa Park em Morretes, Paraná Figura 23 – Estrutura do espaço Tekôa Figura 24 – Projeto do pavilhão do Sesc, em Paraty Figura 25 – Pavilhão do Sesc, em Paraty Figura 26 – Gazebo Sombra Verde em Singapura Figura 27 – Detalhe construtivo das ligações em PLA e bambu Figura 28 – WarkaWater em comunidade na Etiópia
Figura 29 – WarkaWater 2 LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Espécies prioritárias de bambu. Tabela 2 - Resistência ao cisalhamento interlaminar do bambu Guadua Angustifólia.
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO .....................................................................................................
2 OBJETIVOS .........................................................................................................
2.1 Objetivo Geral ................................................................................................. 2.2 Objetivos Específicos ..................................................................................... 3 JUSTIFICATIVA ................................................................................................... 4 O BAMBU NA CONSTRUÇÃO CIVIL .................................................................. 4.1 Contexto da indústria de construção civil .................................................... 4.2 Aplicação do bambu na construção civil ...................................................... 4.3 Espécies .......................................................................................................... 4.4 Características gerais ..................................................................................... 4.4.1 Características físicas ..................................................................................... 11 4.4.2 Características mecânicas .............................................................................. 14 4.5 Países e suas utilizações Erro! Indicador não definido. 4.5.1 China .............................................................................................................. 17 4.5.2 Indonésia ........................................................................................................ 19 4.5.3 Brasil ............................................................................................................... 26 4.6 Tecnologia e inovação.................................................................................... 4.6.1 Conectores impressos em 3D ......................................................................... 34 4.6.2 WarkaWater .................................................................................................... 35 5 DURABILIDADE .................................................................................................. 38 5.1 Secagem .......................................................................................................... 5.2 Tratamentos .................................................................................................... 5.2.1 Tratamentos Não Químicos ............................................................................ 40 5.2.2 Tratamentos Químicos .................................................................................... 41 5.2.3 Tratamento Por Pressão ................................................................................. 43 6 ENSAIOS ERRO! INDICADOR NÃO DEFINIDO. 6.1 Ultrassom Erro! Indicador não definido. 6.2 Frequência de ressonância Erro! Indicador não definido.
6.3 Moiré de Sombra Erro! Indicador não definido. 7 METODOLOGIA DE PESQUISA ERRO! INDICADOR NÃO DEFINIDO. 8 CONCLUSÃO ....................................................................................................... 44 REFERÊNCIAS .......................................................................................................
2 OBJETIVOS
2.1 Objetivo Geral
Explorar conhecimentos acerca do uso de bambu na construção civil, bem como questões técnicas, estruturais e culturais sobre o uso do mesmo. Além disso, explorar suas características e propriedades, demonstrando assim a importância deste material para um desenvolvimento eco eficiente do setor da indústria civil.
2.2 Objetivos Específicos
Apresentar materiais alternativos para a construção civil quanto à sustentabilidade em matérias primas e técnicas construtivas; Identificar as propriedades físicas e mecânicas do bambu; Sistematizar informações sobre usos e aplicações do material na indústria da construção civil;
3 JUSTIFICATIVA
A história da indústria da madeira é marcada pelo aumento do seu consumo e pelo processo contínuo de seu ajustamento em face às mudanças de suprimentos de recursos florestais sempre crescentes em mercados competitivos (APAWOOD,
- e também marcada pela diminuição da oferta e pelo encarecimento da madeira maciça (Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico e Social – BNDES, 2008). Youngquist et al. (1993) expõe variados materiais lignocelulósicos disponíveis em diversos lugares do mundo, eficaz para compor com a madeira ou substituí-la na produção de painéis e elementos estruturais, capaz de atender as demandas do mercado com qualidade, como é o caso do bambu. Florestas nativas de madeira levam cerca de 50 anos entre seu plantio e colheita, enquanto que o bambu pode ser colhido com 3 anos de plantio. Além disto, o bambu apresenta diversas vantagens sobre o uso da madeira, como propriedades mecânicas e qualidade de fibra superiores às diversas espécies de madeira incluindo o pinus e o eucalipto (KUSAK, 1999) e maior produtividade por hectare se comparado ao pinus e eucalipto (OSTAPIV, 2007). Neste contexto, o presente trabalho visa expor as propriedades do bambu e suas diversas possibilidades de utilização, a fim de disseminar conhecimentos acerca desta planta que tem potencial altamente sustentável na indústria da construção civil, seja como substituta de matérias primas industrializadas ou compondo com estas.
5 O BAMBU NA CONSTRUÇÃO CIVIL
5.1 Contexto da indústria de construção civil
A urbanização em larga escala da sociedade e a necessidade de atender às crescentes demandas por moradia contribuíram para o crescimento do setor da indústria civil. Em contrapartida, esse crescimento apresenta pontos negativos como a utilização irracional de recursos renováveis e não renováveis. Para SJÖSTROM (apud JOHN, 2000) a construção civil consome entre 14% e 50% dos recursos naturais extraídos do planeta. Além disto, o setor da construção civil é o maior gerador de resíduos sólidos urbanos, cerca de 62% da massa total (FERNANDEZ et al, 2015). Visto isso, a utilização do bambu como matéria prima é uma viável alternativa pois este é um material natural, de baixo custo, alta qualidade e altamente renovável. Para atingir sua altura máxima, que pode ser de até 30 m, a planta leva somente de 3 a 6 meses, o que a torna uma das plantas com a maior taxa de crescimento do planeta (PEREIRA e BERALDO, 2008). Liese (1985 apud Nunes, 2005) relata que devido à sua característica específica de desenvolvimento vegetativo, o bambu se diferencia das demais espécies como rápido sequestrador de carbono, sendo o recurso natural e florestal que menos leva tempo para ser renovado. Na figura 1 vê-se uma representação da quantidade de energia necessária para produção de diversos materiais. Por analogia à madeira, nota-se que o bambu é um material que consome baixos níveis de energia para ser produzido e processado.
Figura 1 – Representação da quantidade de energia necessária para produzir uma tonelada de material.
Fonte: Área de proteção ambiental - APAWOOD (2005)
Além disto, por apresentar fácil adaptação climática e em diferentes tipos de solo, o bambu se desenvolve em diversos continentes, mas pode ser observado preferencialmente em locais de clima tropical como no hemisfério sul. Na figura 2, pode-se observar a sua distribuição geográfica.
Figura 2 – Distribuição geográfica do bambu.
Fonte: López (2003)
baixo custo, fácil de ser trabalhado, caracterizando-se, portanto, como uma opção viável, além de se tratar de recurso auto-sustentável. Algumas limitações quanto à sua geometria, variações dimensionais e durabilidade dificultam a utilização do material, porém estudos vêm fomentando o seu uso, através da confirmação do grande potencial econômico e social desta matéria prima (SILVA, 2005). Para Sharma et al. (2014), a vantagem de se processar o bambu é padronizar as seções para elementos estruturais e conexões. O bambu na sua forma natural é um material leve e de resistência que pode ser comparada ao aço e ao concreto, contudo sua aplicabilidade é restringida por ser um material de seções e propriedades heterogêneas. Na Ásia, Colômbia, e Equador, existe produção em grande escala de “parquetes”, painéis, móveis, papel e tecidos provenientes do bambu. Na Índia, China e Colômbia esta planta está inclusa em vários programas governamentais de fomento e pesquisas relacionados ao seu cultivo e aproveitamento industrial (SILVA, 2005). A produção recente de um derivado do bambu chamado Plywood (compensado de bambu), estendeu sua utilização para pisos, paredes e coberturas; ampliando assim o mercado. Segundo Rivero et al. (2003), os painéis mais utilizados e produzidos são: contraplacados, painéis de partículas de bambu e o laminado colado de bambu, também conhecido na China como LBL ( Laminated Bamboo Lumber ).
5.3 Espécies
O bambu é uma planta nativa das regiões das Américas, Ásia, África e Oceania, sendo introduzida na Europa. A inserção deste no contexto nacional se deu por meio de imigrantes advindos de vários continentes, justificando o grande número de espécies encontradas no país. As espécies Dendrocalamus e Bambusa são de origem asiática e foram trazidas pelos imigrantes portugueses e a espécie Phyllostachys , originária da China, foi trazida por imigrantes asiáticos. Apenas algumas espécies de bambu ocorrem naturalmente no Brasil, sendo denominadas por taboca (BERALDO et al., 2003). Os bambus pertencem à família das gramíneas (Poaceas) e a subfamília Bambusoideae que por sua vez se divide em dois grandes grupos: bambus
herbáceos e os bambus lenhosos (SILVA, 2005). Os herbáceos são mais utilizados como plantas ornamentais, e apresentam porte inferior. Já os lenhosos são de porte mais elevado, assemelhando-se com as árvores em termos de morfologia como raízes, colmo, formação de galhos e folhas, propriedades e resistência. No Brasil a maior parte das espécies nativas é ornamental, e a grande maioria das espécies aqui plantadas tem origem oriental. A principal exceção é o Guadua , originário da América, e que ocorre na Amazônia (Acre e Pará), no Pantanal e em Foz do Iguaçu (PEREIRA E BERALDO, 2008). Outras denominações para essas grupos são entouceirantes (para os lenhosos), já que estes se apresentam agrupados em moitas e se desenvolvem em regiões tropicais; e alastrantes (para os herbáceos), que se apresentam individualmente e desenvolvem-se em regiões de clima temperado. A grande variedade de gêneros de bambu torna sua identificação uma difícil tarefa, pois a espécie possui um ciclo de floração irregular. Para auxiliar na caracterização de gêneros e espécies, conta-se com ferramentas modernas de análise comparativa de DNA por meio de marcadores moleculares e da comparação do material coletado com banco de dados genômicos. Londoño (2004) relata um total de 90 gêneros e 1.200 espécies de bambus distribuídos pelo mundo. Já Kumar (2002) relata a existência de cerca de 1575 espécies; Kaley (2000), 1200 espécies distribuídas em 75 gêneros e a NMBA, (NATIONAL MISSION ON BAMBOO APLICATIONS, 2004), 111 gêneros e 1600 espécies. As principais espécies e suas possíveis aplicações podem ser observadas na tabela 1, na qual foram classificadas pelo INBAR (1998) de acordo com critérios de plantio, colheita e processamento.