UMinho 2015 Rui Manuel Veloso Domingues Avaliação do potencial económico de implementação da construção em BTC

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1 Universidade do Minho Escola de Engenharia UMinho 2015 Rui Manuel Veloso Domingues Avaliação do potencial económico de implementação da construção em BTC Rui Manuel Veloso Domingues Avaliação do potencial económico de implementação da construção em BTC outubro de 2015

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3 Universidade do Minho Escola de Engenharia Rui Manuel Veloso Domingues Avaliação do potencial económico de implementação da construção em BTC Dissertação de Mestrado Ciclo de Estudos Integrados Conducentes ao Grau de Mestre em Engenharia Civil Trabalho efectuado sob a orientação do Professor Doutor Dinis Leitão outubro de 2015

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5 Agradecimentos AGRADECIMENTOS Esta dissertação só foi possível ser realizada com o apoio de algumas pessoas, que contribuíram para a tornar este trabalho possível. Em primeiro lugar, as minhas palavras de agradecimento são dirigidas à minha família, pai, mãe, irmãos e à Rita, pelo carinho, paciência e apoio demonstrado ao longo de todo o meu percurso académico, e em especial, na realização desta dissertação. Agradeço também aos meus amigos, que ao longo destes cinco anos me acompanharam, me apoiaram e contribuíram para que todo este percurso fosse finalizado com sucesso. Ao meu Professor Dinis Leitão, orientador desta dissertação, agradeço todo o apoio, a disponibilidade e partilha de conhecimentos. Acima de tudo, obrigado por me continuar a acompanhar neste percurso e me estimular sempre mais para o desenvolvimento do meu conhecimento. Agradeço também todos os conselhos e sugestões dadas ao longo do desenvolvimento desta dissertação. Tenho também de agradecer à Empresa ASS - António Simões & Simões Lda., empresa na qual me encontro a realizar o estágio Profissional, pelo apoio, pela compreensão e pela disponibilidade em me auxiliarem no decorrer da elaboração deste trabalho. De forma direta ou indireta, agradeço a todos que contribuíram para a concretização deste trabalho. O meu profundo e sentido agradecimento. III

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7 Resumo RESUMO A indústria da construção está associada a um elevado número de impactes ambientais, e o aumento do consumo de matérias-primas e energia conduziram a um aumento significativo da poluição. Assim, atualmente, as preocupações ambientais começam a surgir, dando uma resposta às necessidades do desenvolvimento de materiais, de técnicas e de métodos de construção sustentáveis que minimizem o impacte ambiental na atividade da construção. Em Portugal, o setor da construção, nomeadamente, a construção de edifícios de habitação, recorre massivamente a estruturas de betão armado e a alvenarias de tijolo cerâmico, sendo pouco recorrente a utilização de soluções construtivas em terra crua. A presente dissertação incide, essencialmente, sobre a construção em Bloco de Terra Compactada (BTC), sendo um material que reúne todas as condições para o desenvolvimento de uma construção sustentável e economicamente viável, podendo ser implementado na indústria da construção hoje em dia. Neste contexto, foi realizado um estudo do potencial de implementação e do custo desta solução construtiva, o BTC. Assim, foi concretizado um estudo comparativo para uma habitação com tipologia típica aplicando 4 diferentes soluções estruturais: a estrutura porticada de betão armado com alvenaria de tijolo cerâmico; a solução estrutural em Light Steel Framing; a solução em Madeira e a solução de paredes resistentes em BTC. Para a implementação no mercado de materiais que visam a construção sustentável, como o BTC, é necessário a abordagem de metas e exigências futuras traçadas a nível nacional, europeu e mundial. Os resultados obtidos permitiram caracterizar que o BTC é uma solução economicamente viável e sustentável em todas as fases do ciclo de vida, comparativamente aos outros tipos de soluções construtivas. Após essa análise verificou-se que o BTC corresponde a estas exigências futuras e que é possível esperar que, este tipo de material, possa ser cada vez mais utilizado. Palavras-chave: BTC; Construção sustentável; Soluções construtivas; Custo; Mercado. V

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9 Abstract ABSTRACT The building industry is associated to a large number of environmental impacts, and the growing in the consumption of raw materials and energy led to significant increase in pollution. Hence, nowadays, the environmental concerns are emerging, giving an answer to the needs of materials development, techniques and sustainable construction that minimizes the environmental impacts in this activity. In Portugal, the construction sector, particularly the residential construction, uses massively reinforced concrete structures and ceramic brick masonry, seldom using building solutions in raw land. The current dissertation focuses mainly on the construction in compressed earth block (CEB), a material that meets all the required conditions for the development of a sustainable and economically viable construction and can be implemented on the present building industry. For that matter, it was performed a study about the potential implementation of this building material, the CEB. Thus, a comparative study was conducted in a house with typical typology, applying 4 different structural solutions, such as: porticoed structure of reinforced concrete with ceramic brick masonry, the structural solution in Light Steel Framing, the wood solution and the solution of resistant walls in CEB. So as to introduce in the market materials that pursue the sustainable construction, like CEB, the approach of future goals and conditions designed at a national, European and global level is required. The results obtained characterized the CEB as an economically viable and sustainable solution in all the stages of the life cycle, when compared to the remaining kinds of building solutions. After this analysis, it was found that CEB corresponds to these future requirements and it is possible to expect that this kind of material can be increasingly used in the future. Keywords: Sustainable Construction; Compressed Earth Block; Building Solutions; Cost; Market VII

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11 Simbologia SIMBOLOGIA Euro BTC cm CO2 CRATerre EPS ETICS GEE INE kg kw LSF m mm Mt OBS PIB PVC RCD RPC UNESCO Bloco de Terra Compactada Centímetro Dióxido de Carbono Centro internacional da Construção me Terra Poliestireno Expandido Sistema de Isolamento Térmico Pelo Exterior Gases de Efeito Estufa Instituto Nacional de Estatística Quilograma Quilowatt Light Steel Framing Metro Milímetro Megatonelada Oriented Strand Board Produto Interno Bruto Policloreto de Vinil Resíduos de Construção e Demolição Regulamento dos Produtos de Construção Organização das Nações Unidas para a Educação, Ciência e Cultura IX

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13 Índice ÍNDICE AGRADECIMENTOS... III RESUMO... V ABSTRACT... VII SIMBOLOGIA... IX INTRODUÇÃO, MOTIVAÇÃO E ORGANIZAÇÃO Enquadramento Teórico Motivação e objetivos do trabalho Metodologia Organização do documento... 4 ESTADO DE ARTE CONSTRUÇÃO EM TERRA A construção em terra ao longo dos tempos Enquadramento histórico Prospetivas futuras Técnicas de construção em Terra Taipa Adobe Blocos de Terra Compactada BTC Sustentabilidade da Construção Definição da construção sustentável Impactes ambientais da construção Sustentabilidade dos materiais de construção Sustentabilidade da construção em Terra Sustentabilidade na Fase de Conceção Sustentabilidade na Fase de Construção Sustentabilidade na fase de Operação Sustentabilidade na fase de fim-de-vida Evolução das linhas estratégicas com vista à sustentabilidade da construção Tipos de soluções construtivas para paredes exteriores Solução construtiva em Light Steel Framing LSF XI

14 Índice XII Solução construtiva em Madeira Solução construtiva em Alvenaria de Tijolo Vazado com Isolamento pelo Exterior.36 CASO DE ESTUDO Enquadramento do Caso de Estudo Aplicação dos Sistemas Construtivos no caso de Estudo Sistema construtivo LSF Apresentação do sistema construtivo Descrição da solução construtiva Sistema construtivo em Madeira Apresentação do sistema construtivo Descrição da solução construtiva Sistema construtivo em Alvenaria de Tijolo Vazado com isolamento pelo exterior (Sistema ETIC s) Apresentação do sistema construtivo Descrição da solução construtiva Sistema construtivo em BTC Apresentação do sistema construtivo Descrição da solução construtiva Considerações de Calculo e levantamento de Dados Considerações técnicas Considerações económicas ANÁLISE ECONÓMICA DO CASO DE ESTUDO Resultados obtidos ANÁLISE DO POTENCIAL DE MERCADO DO BTC Diagnóstico da construção em Portugal Normas e metas exigidas no mercado da construção que visam a sustentabilidade Dificuldades da implementação do BTC no mercado atual Perspetivas de mercado para o BTC CONSIDERAÇÕES FINAIS Conclusões Desenvolvimentos futuros REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS... 91

15 Índice ANEXOS Anexo A Anexo B Anexo C Anexo D ÍNFICE DE FIGURAS Figura 2.1: a) Muralha da China; b) Ruinas de Chan Chan no Perú... 8 Figura 2.2: Manuscrito com pormenores da construção em taipa... 8 Figura 2.3: Edifícios em adobe em Shibam, Iémen... 9 Figura 2.4: Castelo de Paderne, Algarve... 9 Figura 2.5: Distribuição geográfica das construções tradicionais Portuguesas em terra: a) Taipa; b) Adobe; c) Tabique Figura 2.6: Construção de uma habitação em Taipa Figura 2.7: Parede de uma habitação em Adobe Figura 2.8: Parede em Tabique Figura 2.9: Construção em Taipa Figura 2.10: Fabrico de blocos de adobe Figura 2.11: a) Prensa manual; b) Prensa hidráulica Figura 2.12: Objetivos da sustentabilidade na sua tripla dimensão Figura 2.13: Abordagem integrada e sustentável às fases do ciclo de vida Figura 2.14: Carbono incorporado em materiais para alvenarias Figura 2.15: Estrutura aço leve constituído por montantes e vigas Figura 2.16: Sistema construtivo em Madeira Wood framing Figura 2.17: Sistema ETICS em parede de alvenaria Figura 3.1: Planta da habitação em estudo Figura 3.2: Representação dos alçados norte da habitação Figura 3.3: Representação dos alçados poente da habitação Figura 3.4: Pormenorização do encontro de dois painéis Figura 3.5: Estrutura típica de uma construção em LSF XIII

16 Índice Figura 3.6: Planta e corte da solução de sapata corrida Figura 3.7: Secção de parede exterior em Light steel framing Figura 3.8: Solução construtiva de parede interior Figura 3.9: Solução de configuração das lajes com painel OSB Figura 3.10: Pormenor de laje de pavimento em LSF Figura 3.11: Solução construtiva de cobertura em LSF Figura 3.12: Solução construtiva de cobertura em LSF Figura 3.13: Parede de madeira com revestimento em OSB Figura 3.14: Esquema de montagem de uma habitação em madeira Figura 3.15 Secção de parede exterior em madeira Figura 3.16: Solução de configuração das lajes em madeira com painel OSB Figura 3.17: Composição da cobertura em madeira Figura 3.18: Pormenor de colocação do isolamento na cobertura em Madeira Figura 3.19: a) aplicação da argamassa de colagem; b) Aplicação do reforço através de redes de fibra armada Figura 3.20: Exemplo de habitação em alvenaria em tijolo cerâmico não estrutural Figura 3.21: Laje aligeirada Figura 3.22: Solução de configuração da parede exterior com isolamento pelo exterior Figura 3.23: Laje de pavimento aplicada no caso de estudo Figura 3.24: Solução de configuração da laje de pavimento Figura 3.25: Cobertura com abobadilha de poliestireno expandido Figura 4.1: Comparação de custos por etapa dos sistemas construtivos Figura 4.2: Custos por etapa construtiva após alteração das soluções construtivas Figura 4.3: Custo global da habitação Figura 5.1: Número de edifícios clássicos segundo a época de construção do edifício Figura 5.2: Número de edifícios clássicos segundo a época de construção do edifício Figura 5.3: Distribuição de edifícios clássicos segundo o tipo de estrutura de construção, por NUTS III, Figura 5.4: Distribuição de edifícios clássicos segundo o tipo de estrutura de construção, por época de construção do edifício, XIV

17 Índice ÍNDICE DE TABELAS Tabela 2.1: Diagrama, estabelecido pelo grupo CRATerre, dos sistemas de construção antigos e modernos, em terra Tabela 2.2:Tipo de estabilização dos solos Tabela 2.3: Áreas de intervenção para uma construção sustentável Tabela 4.1: Comparação de custos por etapa dos sistemas construtivos Tabela 4.2: Custo final com alteração da solução estrutural e custo do bloco Tabela 5.1: Requisitos para a qualificação dos materiais eco-eficientes XV

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19 Capítulo 1 Introdução, Motivação e Organização Capítulo 1 INTRODUÇÃO, MOTIVAÇÃO E ORGANIZAÇÃO 1.1. Enquadramento Teórico A mentalidade da população mundial encontra-se em fase de mudança, devido à alteração da consciência do Homem, que conduz, atualmente, à resolução de problemas consequentes do consumo de matérias-primas limitadas e da poluição descontrolada. Contudo, essa mudança ainda se verifica de forma lenta. Entre todas as atividades humanas, o setor da construção é uma das atividades que mais recursos e matérias-primas consome a nível mundial. Absorve 50% de todos os recursos mundiais, implicando consequentes desperdícios, tornando-se assim uma atividade pouco sustentável para o planeta. Atualmente, ao nível da construção, considera-se que a sustentabilidade do planeta se traduz na procura e utilização de materiais e técnicas construtivas mais adaptadas ao ambiente, representando assim uma diminuição do consumo de recursos. A construção em terra assume-se como uma mais-valia, comparada com outras técnicas construtivas, devido a vantagens ambientais como o baixo consumo de energia e as baixas emissões de carbono. É responsável, também, por níveis de humidade interior benéficos para a saúde pública, assegurando-lhe um futuro promissor. Contudo, a diminuição de consumo dos recursos e consequente desenvolvimento sustentável, não implica uma alteração da eficiência dos materiais de construção. A construção em terra é uma das formas mais antigas de construção e está presente mundialmente, numa grande percentagem do património edificado existente. Apesar das inúmeras vantagens, aos níveis económico, ambiental e social, esta forma de construção é, muitas vezes, menosprezada.

20 Avaliação do potencial económico de implementação da construção em BTC Este tipo de construção em terra engloba várias técnicas, que podem variar de região para região, consoante as caraterísticas geográficas. São exemplo destas técnicas de construção: a Taipa, o Tabique, a Alvenaria de Adobe e, mais recentemente, a Alvenaria de BTC. Esta última técnica, sendo a mais recente, apresenta vários benefícios relativamente a outras. O BTC possibilita um controlo de produção mais rigoroso, sendo facilmente adaptável às necessidades técnicas e à arquitetura de cada local, podendo ser utilizado como elemento estrutural ou apenas como elementos de enchimento. A introdução de novas técnicas e tecnologias de construção no mercado de trabalho têm vindo a ser desenvolvidas de forma lenta, pois exigem conhecimento e formação adequada, que vai desde os operários até aos quadros superiores de empresas ligadas ao setor da construção e gabinetes de projeto. Para colocar em prática a implementação de novas técnicas e tecnologias cada vez mais eficientes e eficazes, é necessário a exigência de empenho e dedicação constante na atualização dos conhecimentos que envolvem novos processos construtivos. Assim, e com o objetivo de dar resposta à necessidade de estudar e caracterizar a construção em BTC, a Universidade do Minho tem desenvolvido vários projetos nesse sentido, desde a caracterização do bloco, ao estudo das formas de estabilização, passando pela caracterização térmica e acústica do BTC, entre outros Motivação e objetivos do trabalho A presente dissertação tem como principal objetivo dar continuidade aos trabalhos que têm vindo a ser desenvolvidos pela Universidade do Minho, com o intuito de aprofundar os conhecimentos acerca da solução de BTC, bem como, contribuir para a sua adequada caracterização, tornando assim possível implementar esta solução em futuras construções. Este trabalho possui dois propósitos: numa parte inicial o trabalho tem a finalidade de analisar, comparativamente, o custo global de uma habitação em BTC relativamente a soluções construtivas comuns na construção portuguesa e assim verificar a sua futura aplicabilidade. 2

21 Capítulo 1 Introdução, Motivação e Organização De seguida, pretende-se examinar as metas e exigências internacionais para os materiais e construção sustentável, com o objetivo de perceber como o material em terra crua responde a essas exigências. Desta forma, o principal objetivo deste trabalho passa por explorar o potencial de implementação da construção em terra, especialmente a técnica construtiva em BTC e a sua viabilidade económica relativamente às soluções mais usuais na construção portuguesa, aprofundando os seus métodos construtivos, de modo a compreender a sua aplicação no futuro Metodologia A execução do presente trabalho começou com uma pesquisa bibliográfica intensiva, que continuou de forma mais ligeira ao longo do desenvolvimento do trabalho. Este método permitiu obter uma clara noção do que tem vindo a ser desenvolvido na área, servindo também como forma de enquadrar o presente trabalho no que já foi realizado. Assim, esta dissertação encontra-se dividida em 4 partes distintas. A primeira parte consiste numa identificação de soluções construtivas que podem ser aplicadas diretamente no mercado da construção civil. Tendo em conta a construção em Portugal e a procura de maior sustentabilidade em edifícios, chegar-se-á a um conjunto de soluções para posterior comparação. Visto que, se trata de uma avaliação global de cada solução, e não de um estudo detalhado acerca destas, serão aplicadas e referidas análises simplificadas de cada uma das várias soluções, contudo, a fidelidade e o rigor das conclusões não estará em causa. A segunda parte compreende a análise de um caso de estudo, onde foram aplicadas diferentes soluções construtivas, detalhando todas as diferenças existentes entre as mesmas soluções. O edifício em análise trata-se de uma habitação familiar, sujeita a obras de remodelação e ampliação, cuja ampliação será de m 2. Este edifício permitiu a implementação de uma estrutura em BTC, possibilitando o estudo e consequente conhecimento para futuras aplicação no mercado da construção civil. A terceira parte desta dissertação consiste numa comparação económica das soluções, isto é, é comparado o custo global do edifício para cada um dos diferentes tipos de soluções construtivas que permite visualizar as diferenças, não só dos custos associados mas, também, permitir a perceção real da implementação da construção em BTC. 3

22 Avaliação do potencial económico de implementação da construção em BTC A quarta e última parte engloba como parâmetro central o potencial de mercado para a solução em blocos de terra comprimida, permitindo assim, o conhecimento do mercado e as suas dificuldades relativamente a esta solução. É ainda realizada uma previsão da implementação do BTC no mercado, respeitando um conjunto de normas e metas exigidas que assentam no conceito da sustentabilidade Organização do documento O desenvolvimento da dissertação é composto por 5 grandes capítulos. O Capítulo 1 é de carácter introdutório, onde são expostos os principais objetivos desta dissertação, definindo de que forma o tema proposto será abordado. É evidenciada a importância da mudança do paradigma acerca da forma de construir, demonstrando assim a importância da utilização de soluções construtivas sustentáveis, com o caso do BTC. No Capítulo 2 é realizada uma revisão bibliográfica acerca da construção em terra. Começa-se por se apresentar, de forma breve, a história e a distribuição mundial da construção em terra, de forma particular em Portugal. De seguida, descrevem-se as principais técnicas utilizadas, salientando as suas vantagens e desvantagens, apresentando-se mais detalhadamente a alvenaria de BTC, uma vez que é objeto de estudo desta dissertação. Posteriormente é abordada a importância da sustentabilidade da construção dando relevo à construção em terra. Foi necessário efetuar uma revisão bibliográfica mais aprofundada acerca da evolução e necessidades mundiais da construção com vista à sustentabilidade, de modo atingir metas na redução de consumo de matérias-primas e poluição a curto prazo. Por fim, fez-se uma revisão bibliográfica acerca das soluções construtivas utilizadas durante o trabalho. No Capítulo 3 apresenta-se o edifício onde são aplicadas as soluções construtivas em estudo. Descrevem-se e caracterizam-se, as soluções construtivas em LSF, Madeira, o sistema ETICS e por fim a solução em BTC. Esta caracterização, vai desde o fabrico à descrição do processo construtivo, pormenorização e aplicação a casos concretos da construção de edifícios. Por fim apresenta-se a quantificação dos materiais referentes a cada um dos sistemas, através de um mapa de quantidades que possibilita, nos capítulos seguintes, proceder ao cálculo dos custos relativos a cada uma das soluções construtivas. 4

23 Capítulo 1 Introdução, Motivação e Organização O Capítulo 4 diz respeito à análise económica efetuada, onde são comparados os tipos de soluções construtivas estudadas, permitindo dessa forma avaliar a capacidade e a potencialidade desta técnica. Sendo que, nos anexos encontram-se organizados todos os mapas de quantidades e estimativas orçamentais. No Capítulo 5 é realizado um diagnóstico e uma análise da implementação desta solução construtiva no mercado da construção, tendo em conta todas as dificuldades existentes na atualidade e as normas existentes e diretivas para o futuro. No Capítulo 6 são apresentadas todas as considerações finais: conclusões retiradas de todo o trabalho desenvolvido e trabalhos futuros. Nos Anexos encontram-se organizados todos os mapas de quantidades e estimativas orçamentais. 5

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25 Capítulo 2 Construção em Terra Capítulo 2 ESTADO DE ARTE CONSTRUÇÃO EM TERRA 2.1. A construção em terra ao longo dos tempos Enquadramento histórico A terra para além de ser um dos materiais de construção mais abundantes é também considerado como sendo um dos mais antigos. Segundo Minke (2006), ainda não é conhecido o exato momento em que surgiu a construção em terra, estima-se que há cerca de 10 mil anos. Contudo, este tipo de construção surgiu com o início das primeiras sociedades agrícolas. Este material foi um dos primeiros a ser utilizado pelo Homem na construção das suas habitações, devido à sua abundância na natureza. Na antiguidade, este material foi abundantemente utilizado na Mesopotâmia e no Egipto, nomeadamente junto ao rio Nilo. Foi, também, muito utilizado como prática construtiva da civilização Romana e mais tarde pela Muçulmana. Na Ásia, a terra foi muito utilizada pelos hindus e monges budistas e, na América, pelas civilizações Maia e Inca. No continente Africano, a continuidade é assegurada pelas mais diversas culturas em países como Marrocos, Nigéria, Mali ou Gana (Torgal, Eires, & Jalali, 2009). Este material foi utilizado em edifícios de grande escala, como monumentos de importância militar e religiosa, que executados há milhares de anos conseguiram chegar aos dias de hoje. Exemplo dessas construções é a grande Muralha da China, que se pode observar na Figura 2.1 a). A sua construção foi iniciada há cerca de 3000 anos, onde alguns troços são construídos em taipa. Outro dos casos de construção em terra são as ruínas de Chan Chan no Perú, que se pode observar na Figura 2.1 b), sendo estas um dos mais antigos conjuntos arquitetónicos feitos em terra (Alexandra, 2006). 7

26 Avaliação do potencial económico de implementação da construção em BTC Figura 2.1: a) Muralha da China; b) Ruinas de Chan Chan no Perú [1] O autor Jaquin (2008) refere a existência de construções em taipa na região dos Himalaias construídas no século XII há aproximadamente 800 anos atrás. Foi também por essa altura que se iniciaram as invasões árabes ao Norte de África e à Península Ibérica, onde aqueles deixaram vestígios de construções em taipa. O mesmo autor reproduz um manuscrito indo-muçulmano de idade indefinida contendo pormenores da construção em taipa, apresentado na Figura 2.2. Figura 2.2: Manuscrito com pormenores da construção em taipa (Jaquim, 2008) Facilmente se percebe que existe uma grande quantidade de referências históricas alusivas à construção em terra. Como é o caso da cidade histórica de Shibam, no Iémen, que ainda hoje é habitada e teve origem no século III, embora a maioria dos edifícios que persistiram até hoje sejam do século XVI. A cidade possui as mais altas construções do mundo construídas em terra crua, sendo constituída por edifícios que possuem entre 5 e 11 andares (Figura 2.3). Estes são construídos com paredes exteriores em adobe cuja espessura vai diminuindo em altura para atenuar o seu peso e melhorar a sua estabilidade (Torgal, Eires, & Jalali, 2009). 8

27 Capítulo 2 Construção em Terra Figura 2.3: Edifícios em adobe em Shibam, Iémen [2] Na Europa, as habitações rurais em terra fazem parte da paisagem de vários países, tais como: Dinamarca, Suécia, Inglaterra, Alemanha, França, Espanha e Portugal. Este tipo de habitações surge devido à influência de povos como os Romanos, Fenícios, Cartagineses e, principalmente, Muçulmanos. De facto, foram estes últimos que mais divulgaram este tipo de construção. Existem ainda alguns exemplos de arquitetura militar islâmica em taipa em Portugal, como o Castelo de Paderne (Figura 2.4) ou o de Silves (Torgal, Eires, & Jalali, 2009). Figura 2.4: Castelo de Paderne, Algarve [3] É possível encontrar em Portugal, edifícios com várias centenas de anos construídos em Terra com diversas técnicas construídas como ilustra a Figura

28 Avaliação do potencial económico de implementação da construção em BTC Figura 2.5: Distribuição geográfica das construções tradicionais Portuguesas em terra: a) Taipa; b) Adobe; c) Tabique (Fernandes & Correia, 2006) Ainda hoje, na região do Alentejo e na região do Algarve, se podem encontrar exemplares construídos em taipa, técnica esta que consiste na execução de paredes auto-portantes in situ, como se pode ver na Figura 2.6. Figura 2.6: Construção de uma habitação em Taipa [4] Já na região do Centro do país, numa faixa que se estende de Sul para Norte e que abarca os distritos de Setúbal, Évora, Portalegre, Santarém, Leiria, Coimbra e Aveiro, predominam os edifícios de paredes construídas com recurso adobe (Figura 2.7). Figura 2.7: Parede de uma habitação em Adobe [5] Na região Norte do país, como na zona das Beiras (Alta e Baixa), Trás-os-Montes, Douro e Minho, encontram-se com maior incidência exemplares da construção em tabique, em que as 10

29 Capítulo 2 Construção em Terra paredes dos edifícios são constituídas por um engradado de madeira e preenchidas por terra, como pode ser observado na Figura 2.8. Figura 2.8: Parede em Tabique [6] Prospetivas futuras Na atualidade, pensa-se que mais de um terço da população mundial vive em edifícios construídos em terra, sendo que os países em vias de desenvolvimento, representam metade deste valor. (Minke, 2005). A procura de soluções mais ecológicas é essencial para uma construção mais sustentada, com a utilização de matérias-primas naturais, recicláveis, com baixo nível de poluição, baixos consumos de energia e de emissões de carbono. Atualmente existe uma maior consciencialização do Homem, que abre portas à aceitação da construção, prevendo assim um futuro promissor. A nível nacional, o futuro da construção em terra passa em primeiro lugar, pela credibilização da sua utilização, através de regulamentação própria. A falta de leis ou critérios que regulem os projetos ou o desempenho dos materiais, cria dificuldades jurídicas, quer a nível da aceitação pelos profissionais, entidades financiadoras ou mesmo pela própria população. No entanto, existem alguns países, como a França e a Alemanha, que já implementaram a regulamentação necessária em termos de desenvolvimento e divulgação das técnicas. Outros países como Nova Zelândia, Perú, Austrália e alguns estados dos Estados Unidos da América, possuem já algumas normas e regulamentos oficiais sobre este tipo de construção. É necessário, também, estimular uma política de formação nesta área, com base nas suas especificidades técnicas e científicas, através de ações de sensibilização para uma construção 11

30 Avaliação do potencial económico de implementação da construção em BTC mais sustentável, de forma a potenciar o número de possíveis clientes e entusiastas da construção em terra crua. Atualmente, segundo os autores Torgal, Eires & Jalali (2009) a construção em terra passa por dificuldades no seu desenvolvimento, o que impede a sua implementação de forma mais evidente no setor da construção nacional, tais como: A falta de trabalhadores qualificados na construção e reconstrução de edifícios em terra; A ausência de instituições que formem profissionais de construção em terra; O facto de a construção em terra estar associada às camadas populacionais com menos recursos económicos. Sem que estas condições e algumas metas estejam realizadas, dificilmente a população atual deixará de olhar para esta construção como sendo algo de baixa qualidade e que só a população com mais dificuldades económicas utilizará Técnicas de construção em Terra A construção em terra reúne técnicas construtivas relativamente simples, utilizando matériasprimas locais e com poucos recursos materiais. Na realidade, é possível, a nível mundial, identificar dezenas de variantes da construção em terra, de acordo com diferentes condições climáticas, geológicas e culturais dos países e regiões. É possível dividir as técnicas existentes em três sistemas (Torgal, Eires, & Jalali, 2009): Monolítica (in situ); Por unidades (alvenaria); Por enchimento e revestimento. O grupo CRATerre criou, em 1986, um diagrama com o objetivo de sistematizar as inúmeras soluções construtivas em terra existentes até à data. Este diagrama apresenta ainda uma divisão de dezoito técnicas de construção em terra, agrupadas em 3 grupos, referentes ao tipo de estrutura, podendo classificar-se e definir-se segundo a Tabela

31 Capítulo 2 Construção em Terra Tabela 2.1: Sistemas de construção antigos e modernos, em terra (Fernandes, 2006) Técnicas de construção em Terra Utilização da terra sob a forma monolítica Utilização da Terra sob a forma de alvenaria Utilização da terra como enchimento de uma estrutura de suporte Terra Escavada Terra Plástica Terra Empilhada Terra Moldada Terra Prensada (Taipa) Blocos Apiloados Blocos Prensados Blocos Cortados Torrões de Terra Terra Extrudida Adobe Mecânico Adobe Manual Adobe Moldado Terra de Recobrimento Terra sobre Engrado Terra Palha Terra de Enchimento Cobertura em Terra A construção monolítica é uma técnica que permite a extração e transformação do material no próprio local da obra. O sistema construtivo, que melhor caracteriza esta técnica é a taipa, que consiste na compactação da terra húmida num taipal de cofragem de madeira. A terra vazada ou moldada é um processo construtivo que recorre ao uso de cofragens à semelhança da taipa, mas é utilizada a terra num estado mais plástico e sem compactação (Fernandes, 2006). Outro dos processos mais atual é a terra armada com aço à semelhança do betão, mas recorrendo a uma cofragem perdida em madeira pelo interior e terra projetada pelo exterior, sendo devidamente regularizada à sua superfície (Fernandes, 2006). Relativamente à construção por unidade, isto é, a execução de paredes em alvenaria de terra, estas são utilizadas em unidades pré-fabricadas como por exemplo o adobe ou BTC. O adobe é um bloco produzido mediante a moldagem de terra plástica, podendo este ser feito através de um processo manual ou mecanizado, enquanto o BTC se produz pela prensagem da terra no seu estado húmido, podendo ter um processo de fabrico mecânico ou hidráulico. 13

32 Avaliação do potencial económico de implementação da construção em BTC Relativamente à técnica construtiva por enchimento e revestimento, esta compreende a utilização da terra como elemento secundário, no enchimento ou revestimento de outras estruturas. Essas estruturas de suporte, tradicionalmente, são de madeira ou de outros materiais de origem vegetal como canas, bambu ou outras. Entre estas técnicas encontra-se o tabique, sendo que esta consiste em colocar terra no seu estado plástico, sobre um suporte engradado de madeira (Cardoso, 2013). Na construção em terra atual as técnicas mais usadas são a taipa, o adobe e o BTC, que irão ser abordadas com pormenor seguidamente Taipa A taipa caracteriza-se por ser uma construção monolítica. Sendo assim, esta técnica consiste em colocar a terra húmida num molde para ser prensada, após secar, endurece, sendo assim possível retirar os moldes tradicionais (taipais). Este tipo de construção consiste num método mais fácil e ágil de ser utilizado comparado com outras técnicas, a sua maior plasticidade e possibilidade de formas tornam-na num método muito selecionado e encontra-se divulgada a nível mundial, sendo que muitas dessas construções já fazem parte do património mundial da UNESCO (Torgal, Eires, & Jalali, 2009). A taipa é um método que requer pouca quantidade de água, e por essa razão encontra-se com mais frequência em locais onde a água é mais escassa. As paredes em taipa tradicional apresentam frequentemente a incorporação de outros materiais, reforçando assim a terra que não tem as propriedades desejadas para a estabilidade das paredes. Entre estes materiais encontra-se o tijolo cerâmico maciço, a pedra, a cortiça e argamassas nas juntas entre os blocos monolíticos da taipa. Em Portugal, a construção em taipa realiza-se por camadas de 0,5 m de altura, 0,40 m a 0,70 m de largura e 2 m de comprimento. A terra é compactada em camadas de aproximadamente 10 cm, até preencher todo o taipal, e posteriormente removido e reerguido para a camada seguinte (Torgal, Eires, & Jalali, 2009). Uma das fases cruciais do processo de construção em taipa é a compactação (Figura 2.9). Esta operação é realizada manualmente com recurso a pilões, também designados por maços ou malhos. Embora os equipamentos utilizados variem muito de país para país, considera-se como peso ótimo para uma ferramenta de compactação cerca de 5 kg a 9 kg (Minke, 2006). 14

33 Capítulo 2 Construção em Terra Figura 2.9: Construção em Taipa [7] Esta técnica necessita de algum tempo para ser realizada, contudo, recentemente desenvolveuse a taipa mecanizada, através da aplicação de cofragens metálicas deslizantes e sistemas mecânicos de compactação de terra. Para este processo, recorre-se quase sempre a adições de cimento ou cal à terra prensada (Torgal, Eires, & Jalali, 2009) Adobe O adobe é uma técnica de construção em terra que recorre a blocos de terra crua moldados. O seu fabrico consiste na moldagem de pequenos blocos, normalmente utilizando moldes em madeira, desmoldados ainda no seu estado fresco e colocados a secar à temperatura ambiente. A sua forma de fabrico possibilita a criação de diversos formatos e dimensões de blocos de adobe (Lourenço, 2003). Figura 2.10: Fabrico de blocos de adobe [8] Os processos de fabrico mais atuais referem-se à possibilidade de utilização de aditivos para a estabilização da terra e a utilização de moldes pré-fabricados e estandardizados. Quando se pretende melhorar a resistência dos adobes, nomeadamente a tração, são adicionadas fibras à 15

34 Avaliação do potencial económico de implementação da construção em BTC mistura. As fibras naturais, principalmente a palha, são as tradicionalmente mais utilizadas, mas podem-se utilizar outros tipos de fibras, como as metálicas e as de vidro (Mateus, 2004). A forma de construir em adobe é igualmente simples e semelhante à colocação do tijolo convencional formando uma alvenaria. O assentamento dos adobes é realizado com argamassa à base de terra, a fim de se obter uma melhor conexão entre os materiais, uma vez que, se mantêm o mesmo nível de retração evitando-se assim o aparecimento de fissuras ou destacamento de material Blocos de Terra Compactada BTC A técnica construtiva em blocos de terra compactada vai ter uma especial atenção ao longo desta dissertação, visto que, será objeto de estudo. A pesquisa é por isso mais profunda relativamente a este tipo de solução desde o seu fabrico, quantidade, materiais estabilizadores, processo de fabricação e colocação na obra. O BTC é uma técnica que resulta tradicionalmente do adobe tendo surgido de uma evolução do adobe por estabilização do solo por meios mecânicos. Assim, consiste na prensagem do solo confinado num molde, permitindo obter pequenos bolos de terra prensada (Torgal, Eires, & Jalali, 2009). A principal diferença, entre estas técnicas está na resistência, pois o adobe atinge a sua resistência máxima após sofrer um processo de cura enquanto que, o BTC atinge a sua resistência máxima com a compactação da prensa. A compactação da terra com uma prensa, melhora as qualidades do material, pois se por um lado as formas dos blocos ficam mais regulares, por outro, a superior densidade torna maior a resistência à compressão, bem como a resistência à erosão e à degradação através do contacto com a água (Mateus, 2004). Este método implica prazos de construção mais curtos, pois praticamente não exige tempo de espera entre a produção e aplicação do material. Permite também uma fácil montagem e uma diminuição de resíduos. A produção pode ser assegurada todo o ano, independente das condições climatéricas (Torgal, Eires & Jalali, 2009). A eficácia e a simplicidade do sistema de produção de blocos garantiram o seu sucesso e a difusão por todo o mundo, sendo atualmente um dos métodos de construção em terra mais utilizados (Lourenço, 2002). 16

35 Capítulo 2 Construção em Terra A execução de unidades habitacionais com alvenarias de BTC é ainda pouco frequente em Portugal, tendo no entanto vindo a aumentar. Isto acontece, devido à elevada sustentabilidade que lhe está associada com a vantagem adicional de apresentar desempenhos superiores às alvenarias de adobe (Torgal, Eires, & Jalali, 2009). Segundo Rigassi (1985), a primeira prensa manual surgiu em 1952, desenvolvida pelo Engenheiro Raul Ramirez, um equipamento prático e de dimensões reduzidas denominado por prensa CINVA-RAM. Atualmente existem uma grande diversidade de prensas, baseadas neste mecanismo. As prensas manuais necessitam de grande quantidade de mão-de-obra e tempo de fabrico (Figura 2.11 (a)), contudo, por outro lado, têm a vantagem de ser possível colocá-las no local da obra, ser económicas em termos energéticos e possibilitar o uso do solo no local de obra (Torgal, Eires, & Jalali, 2009). Recentemente surgiram as prensas hidráulicas, que não necessitam de força humana, tornam um processo de fabrico mais rápido, produzindo vários blocos ao mesmo tempo. Os blocos fabricados neste tipo de prensas apresentam uma maior resistência mecânica comparativamente à prensa manual (Quintino, 2005). As prensas hidráulicas podem ser fixas ou móveis, a mobilidade destas últimas permite a execução dos blocos no local da obra, tal como nas prensas manuais, com a vantagem de uma maior rapidez no fabrico (Figura 2.11 (b)). Assim, é possível manter uma maior sustentabilidade deste tipo de construção evitando o transporte desnecessário e economicamente desvantajoso dos blocos. Figura 2.11: a) Prensa manual; b) Prensa hidráulica [9] 17

36 Avaliação do potencial económico de implementação da construção em BTC Por vezes o solo não possui as características desejadas para os BTC, para isso precede-se à estabilização, isto é, ocorre uma alteração das características de forma a melhorar o comportamento mecânico e físico. Segundo Moreira (2009), os métodos para a estabilização de solos para a construção em terra subdividem-se em 3 de acordo com o que se apresenta na Tabela 2.2. Tabela 2.2:Tipo de estabilização dos solos Mecânica Física Química Tipos de Estabilização A resistência mecânica, a porosidade, a permeabilidade e a compressibilidade são alteradas através da compactação e da adição de fibras. A alteração da textura da terra é realizada através da mistura controlada de partículas de diferente composição e granulometria; podem também conseguir-se os mesmos resultados através de tratamentos térmicos e elétricos. As propriedades da terra são modificadas por adição de produtos químicos que alteram as características da terra através de reações químicas Segundo Lourenço (2002), o estabilizante mais utilizado no fabrico de BTC é o cimento. Contudo, atualmente, a cal assume-se como um estabilizante mais barato e mais sustentável, não tendo um impacte ambiental tão elevado, pelo que é expectável que a sua utilização venha, no futuro, a aumentar. A estabilização do solo por adição de cimento consiste na preparação de uma mistura homogénea de solo pulverizado, com cimento e água, em proporções determinadas (Cruz & Jalali, 2007). Os BTC podem ser utilizados como estrutura portante ou servir de enchimento de uma estrutura portante de madeira ou betão armado. Como os BTC podem ser moldados de diversas formas tornam-se encaixáveis, podendo reduzir ou mesmo eliminar o uso de argamassa (Torgal & Jalali, 2011). Na técnica construtiva do BTC destacam-se inúmeras vantagens que demonstram a sua potencialidade de aplicação (Centromaoterra, 2015): Baixo custo de produção, matéria-prima existente no local e mão-de-obra semiqualificada; Facilmente adaptável às diversas necessidades técnicas, sociais e hábitos culturais; 18

37 Capítulo 2 Construção em Terra Tecnologia de fácil aprendizagem, exigindo poucas capacidades técnicas; O equipamento necessário à produção está disponível na forma de prensas manuais ou hidráulicas, permitindo uma adaptação à necessidade de produção; É possível um controlo na produção, aumentando a qualidade e regularidade, permitindo assim diversos acabamentos. Porém, esta técnica, apresenta algumas limitações (Centromaoterra, 2015): Necessidade de uma caracterização do solo; Impossibilidade de construção de grandes vãos e de edifícios em altura; Desempenho mecânico baixo quando comparado com o betão e com outros materiais mais populares; Necessidade de algum conhecimento das equipas de trabalho para a produção de BTC com qualidade; Falta de regulamentação adequada Normas disponíveis para o BTC Devido às circunstâncias atuais, a preferência por técnicas consolidadas em betão e aço, prevalece em relação à construção em terra em muitos países, inclusive em Portugal, onde os métodos de produção deste tipo de elementos ainda se processam de forma primitiva e antiquada, baseados principalmente no saber empírico das gerações anteriores, e não no conhecimento científico atual (Oliveira, 2014). No entanto, existem alguns países como a Austrália, Nova Zelândia e Estados Unidos da América que têm desenvolvido regulamentos de forma a normalizar a construção em terra, tentando eliminar as suas limitações e demonstrar as suas vantagens. Assim, o interesse e o desenvolvimento da construção em terra está em contínua expansão, sendo possível referir o caso de países como a Espanha, que apresentando um parque edificado semelhante ao português, começa a ir de encontro às necessidades que têm vindo a surgir, com a criação de novas regulamentações para a utilização da terra como material de construção (Oliveira, 2014). A norma espanhola UNE (2008), refere que a terra destinada à construção como o BTC deve ser essencialmente constituída por cascalho, areia, silte e argila, misturada com água, e opcionalmente com estabilizantes e aditivos. No caso de os aditivos serem cimento, cal ou gesso, a sua percentagem deve corresponder no máximo a 15% da massa seca do BTC. A norma 19

38 Avaliação do potencial económico de implementação da construção em BTC espanhola UNE (2008) também apresenta alguns critérios quanto à estabilização dos solos, quando estes não apresentam as características necessárias. A norma australiana HB 195 (2002) é um pouco mais detalhada, recomendando uma série de ensaios expeditos e laboratoriais para a caracterização do solo. Quanto à necessidade de estabilização do solo, a norma australiana, define uma série de possibilidades, nomeadamente, estabilização com cimento, com cal, com betume, com aditivos químicos e com fibras Sustentabilidade da Construção Pode considerar-se que a sociedade atual está hoje muito mais direcionada para os problemas ambientais e para as suas consequências, enfatizando a dimensão ambiental como sendo condicionadora e limitadora do crescimento económico e da utilização de recursos naturais. Sendo a área da construção civil uma das mais antigas e importantes atividades humanas, que contribuiu para o desenvolvimento do planeta, que tem vindo a desenvolver-se com o percorrer dos séculos, esta deixou de considerar somente as necessidades básicas da construção para também atender às necessidades do desenvolvimento sustentável (Pinheiro, 2006). Surge assim, a necessidade de definir o conceito de desenvolvimento sustentável. Que segundo o Relatório Brundtland Our Common Future (1987), pode ser definido como o desenvolvimento que satisfaz as necessidades do presente sem comprometer a capacidade das gerações futuras para satisfazerem as suas próprias necessidades. É ainda importante salientar que, o desenvolvimento sustentável assenta em 3 dimensões que devem atuar simultaneamente. Assim, as principais dimensões do desenvolvimento sustentável denominam-se por ambiental, social e económica. A Figura 2.12 ilustra os objetivos a atingir em cada uma dessas dimensões (Pinheiro, 2006). 20

39 Capítulo 2 Construção em Terra Figura 2.12: Objetivos da sustentabilidade na sua tripla dimensão (Adaptado de Pinheiro, 2006) Atendendo ao conceito de desenvolvimento sustentável, pode-se constatar que está amplamente relacionado com a construção sustentável, sendo cada vez mais pertinente, hoje em dia, a abordagem destes conceitos. É necessário que a construção civil e os restantes intervenientes deste setor assumam os novos desafios ambientais, não como uma obrigação, mas como uma estratégia de afirmação num mercado de construção cada vez mais competitivo Definição da construção sustentável A indústria da construção é um dos maiores e mais ativos setores em toda a Europa, representando uma faturação anual de 750 milhões de euros, representando 25% de toda a produção industrial europeia, considerando-se o maior exportador mundial com 52% do mercado. Esta indústria consome ainda cerca de 3000 Mt/ano de matérias-primas, o que representa quase 50% em massa que, em termos ambientais, é responsável por 30% das emissões de carbono. Além disso, o parque edificado consome 42% da energia produzida (Torgal, Eires, & Jalali, 2009). Com os números apresentados anteriormente, facilmente se observa que este setor é insustentável. Os problemas relacionados com a construção, como evidenciado anteriormente, passam pela poluição ambiental, através da emissão de dióxido de carbono (CO2) para atmosfera, pela produção de resíduos associados à construção e demolição de edifícios, poluindo a água e o solo, e também pelo consumo desmedido e inconsequente dos recursos naturais. 21

40 Avaliação do potencial económico de implementação da construção em BTC Assim, considera-se que a construção sustentável é a resposta que a indústria da construção civil necessita. Em 1994, o Conselho Internacional da Construção, definiu o conceito de construção sustentável como a criação e manutenção responsáveis de um ambiente construído saudável, baseado na utilização eficiente de recursos e no projeto baseado em princípios ecológicos (Kibert, 2008). Ainda, segundo o Conselho Internacional da Construção (1994), foram formulados 7 princípios fundamentais para a construção sustentável: Redução do consumo de recursos; Reutilização de recursos; Utilização de recursos recicláveis; Proteção da natureza; Eliminação de tóxicos; Aplicação de análises de ciclo de vida em termos económicos; Ênfase na qualidade. Ao longo de todo o ciclo de vida de uma construção, podem aplicar-se os princípios da construção sustentável. São necessários recursos para produzir e explorar o ambiente durante o seu ciclo de vida, como a terra, os materiais, a água, a energia e os ecossistemas. A aplicação destes princípios deve ser feita de forma adaptada, a todas as fases que integram o ciclo de vida de uma construção, fases essas denominadas de projeto, construção, operação/manutenção e demolição/deposição (Mateus, 2004). O ciclo de vida de uma construção é visível na Figura

41 Capítulo 2 Construção em Terra Figura 2.13: Abordagem integrada e sustentável às fases do ciclo de vida (adaptado de Bragança & Mateus, 2006) A crescente preocupação e regulamentação ambiental, aliada à crescente importância e pressão da opinião pública, colocam progressivamente a questão do desempenho energético e ambiental, cada vez mais na agenda das entidades competentes. Segundo uma publicação do Conselho Internacional da Construção em 1999, denominada A Agenda 21 para a Construção Sustentável, os maiores desafios para a construção civil são: a promoção da eficiência energética, a redução do uso e consumo de água potável e a contribuição para um desenvolvimento urbano sustentável. No sentido de obter uma construção mais sustentável, existem áreas que deverão sofrer várias intervenções (Pinheiro, 2006). Estas intervenções encontram-se identificadas de forma resumida na Tabela 2.3. Tabela 2.3: Áreas de intervenção para uma construção sustentável (Adaptado de Pinheiro, 2006) Área Principais Problemas Estratégias Ocupação do solo Uso eficiente do solo Aproveitamento dos edifícios existentes Aumento das atividades de reabilitação e recuperação Criação de edifícios multifuncionais; (Continua) 23

42 Avaliação do potencial económico de implementação da construção em BTC Tabela 2.4: (Continuação) Áreas de intervenção para uma construção sustentável (Adaptado de Pinheiro, 2006) Área Principais Problemas Estratégias Ocupação do solo Energia Água Materiais Escolha do local Aumento da utilização de transportes públicos Proteção da natureza Otimização do consumo de energia Otimização da iluminação Otimização de aquecimento/ Arrefecimento Otimização do consumo de água Escolha dos materiais a utilizar Edifícios recicláveis e reutilizáveis Materiais não tóxicos e controlo climático Utilização eficiente de matérias-primas Consideração do contexto local: clima, topografia, impacte visual, ruído, economia local Criação de zonas de boa acessibilidade aos transportes públicos nas proximidades dos edifícios Proteção da flora e da vida animal Criação de zonas de boa permeabilidade Utilização de sistemas de gestão energética Utilização de fontes de energia renovável Eficiência energética dos materiais de construção utilizados Adoção de sistemas de construção/demolição simples Maximização da iluminação natural no interior dos edifícios Conceção procurando que, devido à orientação do edifício e aos materiais adotados, não seja necessário recorrer exageradamente à utilização de sistemas de aquecimento/arrefecimento Utilização de sistemas de gestão de água Reutilização de águas de lavagem Aproveitamento de água da chuva Seleção de materiais com melhor desempenho ambiental Seleção de materiais prevendo a reciclagem em fim de vida Projeto e construção com consideração do destino fina Maior consideração da toxicidade ambiental e ocupacional dos materiais Utilização de materiais locais e de métodos de construção tradicionais Aumento da utilização de materiais renováveis Utilização de técnicas de desconstrução apropriadas de forma a otimizar a reciclagem (Continua) 24

43 Capítulo 2 Construção em Terra Tabela 2.5: (Continuação) Áreas de intervenção para uma construção sustentável (Adaptado de Pinheiro, 2006) Área Principais Problemas Estratégias Resíduos Outros Gestão de resíduos Durabilidade dos edifícios Minimização da produção de resíduos, tendo em conta a política dos 5 R s Reduzir, Reutilizar, Recuperar, Renovar e Reciclar Sistemas integrados de recolha de resíduos Realização de planos de prevenção e gestão de resíduos disponíveis no local da obra Maximização da durabilidade dos edifícios através de tecnologias construtivas e materiais de construção duráveis Conceção com vista à flexibilidade/adaptabilidade dos edifícios de modo a permitir o ajuste a novas utilizações Planeamento da conservação e da manutenção, de forma a permitir a dilatação do ciclo de vida dos edifícios Impactes ambientais da construção O conceito sustentabilidade relacionada com a construção visa aumentar a responsabilidade ambiental, social e económica, sendo estas as dimensões inerentes ao desenvolvimento sustentável. Para surgirem alterações, é necessário a mudança de alguns hábitos e práticas minimizando o consumo de recursos naturais, as emissões para o ar, água e solo e a deposição e eliminação de resíduos. Pode definir-se impacte ambiental, segundo Pinheiro (2006), como um conjunto de alterações favoráveis e desfavoráveis produzidas em parâmetros ambientais e sociais, num determinado período de tempo e numa determinada área, resultantes da realização de um projeto, comparadas com a situação que ocorreria, nesse período de tempo e nessa área, se esse projeto não viesse a ter lugar. Os impactes ambientais intrínsecos à construção de edifícios variam com as respetivas tipologias e ao longo do ciclo de vida das construções. Pode definir-se por ciclo de vida de uma construção, todo o período de tempo desde a conceção até à respetiva desativação/fim-de-vida. Atualmente, para uma adequada avaliação dos impactes ambientais utiliza-se como metodologia a avaliação de ciclo de vida. O desempenho ambiental é medido através de uma série de categorias de impacte, tendo em conta os efeitos sobre o ambiente como o aquecimento 25

44 Avaliação do potencial económico de implementação da construção em BTC global, a diminuição de recursos abióticos, a diminuição da camada do ozono, a eutrofização, a oxidação fotoquímica, a acidificação do solo e a água (Mateus, 2004). Uma grande parte das infraestruturas e edifícios construídos na atualidade podem ter um tempo de vida igual ou superior a 40 anos. Assim, pode-se considerar que estas estruturas têm impactos com efeitos muito duradouros, tanto a nível de consumos e acumulação dos materiais, mas também nas emissões e cargas poluentes (Pinheiro, 2006). Assim, a utilização adequada de materiais, produtos e tecnologias de construção promove um desempenho mais sustentável do edifício. Neste contexto, a sustentabilidade dos materiais é considerada como uma das bases das estratégias de uma construção sustentável, devendo ser perspetivada ao longo do seu ciclo de vida Sustentabilidade dos materiais de construção A indústria da construção, como referido anteriormente, absorve grandes quantidades de recursos naturais, contribuindo para a escassez dos mesmos. Consequentemente poderá mesmo ocorrer um possível esgotamento das matérias-primas não renováveis. A maioria dos materiais de construção resultam da extração de matérias-primas, sendo que, por vezes pode resultar na destruição da biodiversidade do local de extração. Após a extração ocorre o processo de fabrico e transporte até aos locais de implementação que podem ser intercontinentais. Todo este processo envolve grandes quantidades de energia, provenientes de fontes não renováveis (Berge, 2009). Para se perceber a importância dos materiais de construção no contexto da construção sustentável, importa saber desde logo quais os impactos ambientais provocados pela extração das matérias-primas necessárias à sua produção. Pois o aproveitamento médio da quantidade extrativa é 0,15%, isto leva à deposição de vastas quantidade de resíduos no meio ambiente que, consequentemente, se poderá refletir num risco para a saúde pública e ambiental relativamente à preservação da biodiversidade e poluição de fontes água potável (Torgal & Jalali, 2010). Até aos dias de hoje, os materiais são selecionados tendo em conta os seus parâmetros estéticos e funcionais, priorizando aspetos como a rapidez de construção e a redução de custos. Segundo Torgal e Jalali (2010), a seleção dos materiais deverá compreender os seguintes critérios: 26

45 Capítulo 2 Construção em Terra Toxicidade do material; Energia incorporada no material; Potencial de reutilização e reciclagem dos materiais; Reaproveitamento de resíduos de outras indústrias (materiais obtidos a partir de resíduos); Materiais que provenham de fontes renováveis; Materiais que estejam associados a baixas emissões de gases do efeito de estufa; Materiais duráveis; Materiais cuja escolha seja levada a cabo mediante uma análise do seu ciclo de vida Sustentabilidade da construção em Terra Sustentabilidade na Fase de Conceção É na fase de conceção que são tomadas as principais decisões que determinam a sustentabilidade do edifício. Assim, é nesta fase que se procede à escolha dos materiais e sistemas construtivos. Desta forma, poder-se-ão reduzir ao mínimo os impactes ambientais associados, não só na fase de construção, mas também a todas as fases do ciclo de vida do edifício. Sendo a seleção dos materiais um dos fatores críticos na conceção sustentável de um edifício, a terra crua, como material de construção, tem indiscutíveis vantagens ambientais e pode ter uma contribuição significativa para uma maior sustentabilidade na construção. Para melhor entender as vantagens associadas à construção em terra, é necessário pensar em todo ciclo-de-vida, pois a energia incorporada nos materiais corresponde à quantidade de energia necessária para a sua produção, transporte, aplicação na obra, manutenção e demolição. Esta energia pode variar entre 6 a 20% da quantidade total de energia consumida durante a vida útil de um edifício. Cerca de 80% deste valor, corresponde à Energia Primária Incorporada dos materiais, que reflete os gastos de energia desde a extração das matérias-primas, o transporte para os locais de processamento e a sua transformação. Os restantes 20% incluem a energia consumida durante o transporte, elevação e montagem dos materiais de construção na fase de construção, os processos de manutenção e reabilitação na fase de operação e nos trabalhos de desmantelamento e demolição do edifício, no final do seu ciclo de vida (Berge, 2009). 27

46 Avaliação do potencial económico de implementação da construção em BTC A escolha adequada dos materiais de construção pode assim contribuir de forma decisiva para a redução da quantidade de energia necessária na construção de edifícios. A energia gasta no transporte de materiais de construção é um dos fatores que contribui para o seu mau desempenho ambiental. Para minimizar este gasto de energia, deve-se privilegiar a utilização de materiais locais. Segundo Morton, Stevenson, Taylor e Smith (2005) as emissões de carbono de materiais correntemente utilizados na execução de alvenarias comparativamente às emissões de carbono libertadas na execução em blocos de terra, evidencia o bom desempenho ambiental deste último, como se pode observar na Figura Figura 2.14: Carbono incorporado em materiais para alvenarias (Morton, Stevenson, Taylor & Smith,2005) Segundo Quintino (2005), utilizando valores para o caso específico da produção de BTC em Portugal, a energia incorporada nos blocos fabricados em processo mecânico é de aproximadamente 100 kw/h por tonelada, valor muito inferior aos 1200 kw/h por tonelada dos tijolos normais cozidos em fornos Sustentabilidade na Fase de Construção O Homem retira as matérias-primas de várias fontes que o rodeiam. A utilização de solo para a construção em terra, embora não seja considerado como um recurso renovável, não pode ser associada aos impactos tradicionais da atividade extrativa de materiais para o fabrico de cimento, de tijolos cerâmicos ou mesmo do aço, pois regra geral, o solo utilizado na construção em terra localiza-se imediatamente abaixo da camada de terra vegetal. 28

47 Capítulo 2 Construção em Terra Sendo a terra uma matéria-prima abundante, o solo utilizado na construção do edifício está localizado na sua proximidade, ou mesmo no local de implementação. Sendo assim, este material não causa impacto ambiental devido ao seu transporte, ao contrário de soluções mais usuais em tijolo cerâmico ou betão, cuja produção é em fábrica e transportado para o local, por vezes a elevadas distâncias e consequentes impactes devido à emissão de gases poluentes (Torgal & Jalali, 2010). Mesmo que a distância de transporte do BTC seja considerável, devido à disponibilidade local de extração do solo e do fabrico do bloco, este continua a apresenta vantagens ambientais relativamente aos materiais atuais, pois este não necessita de processo de cozedura como os tijolos cerâmicos, utiliza matérias-primas limpas, entra outras características referidas anteriormente. Assim sendo, esta contrariedade não afeta a utilização do BTC como material sustentável Sustentabilidade na fase de Operação A construção em terra, não está, regra geral, associada aos efeitos nocivos em termos de toxicidade da utilização de materiais sintéticos, os quais são responsáveis pela contaminação do ar interior com compostos orgânicos voláteis. Por outro lado, as construções correntes podem incluir uma enorme variedade de químicos, libertando para o ar produtos prejudiciais à saúde, conduzindo a questões de Saúde Pública (Torgal & Jalali, 2010). Uma outra vantagem da construção em terra para a qualidade do ar interior, está relacionada com a sua capacidade de controlar o nível de humidade relativa (Minke, 2000). A partir destas considerações, conclui-se que, para efeitos de saúde humana, o teor de humidade relativa do ar interior deve manter-se entre 40% e 60%. Sendo que, a construção em terra consegue manter os níveis de humidade relativa neste intervalo (Morton, 2008). A construção em terra é caracterizada pela sua elevada massa, criando uma inércia térmica forte e excelente isolante acústico, possibilitando o uso desta solução em locais com grandes variações térmicas. Com esta característica a construção em terra vai permitir uma poupança de energia na fase de operação (Mateus, 2004) Relativamente à durabilidade da construção em terra, esta resulta da constatação de que algumas construções em terra conseguiram perdurar durante dezenas e até centenas de anos. 29

48 Avaliação do potencial económico de implementação da construção em BTC Sustentabilidade na fase de fim-de-vida No que respeita ao fim-de-vida da construção em terra, estes podem ser devolvidos à natureza com maior facilidade do que qualquer outro material, sem qualquer perigo ambiental envolvido. Mesmo quando é objeto de estabilização com cal ou cimento, o solo pode voltar a ser reutilizado neste tipo de construção. Assim, pode considerar-se que a construção em terra praticamente não gera resíduos, com exceção daqueles que respeitam à utilização de outros materiais (Torgal & Jalali, 2010) Evolução das linhas estratégicas com vista à sustentabilidade da construção O conceito de construção sustentável tem sido readaptado ao longo dos tempos. Até à década de 70 não havia uma preocupação com o desempenho ambiental dos edifícios, quer na sua conceção, construção e operação. Antigamente, o Homem pensava que o planeta possuía recursos infinitos e que tinha uma capacidade infinita de receber e absorver todos poluentes. Ainda na década de 70, devido à crise do petróleo, originou-se uma mudança no consumo de energia, conduzindo a um elevado aumento do custo de energia proveniente do petróleo. Surgindo assim, pela primeira vez, a preocupação mundial com o desempenho e com a eficiência na utilização dos recursos naturais. Assim, pelos factos ocorridos e a preocupação gerada na população mundial, surgiu a primeira grande reunião entre países para discutir o desenvolvimento sustentável, denominada a Conferência de Estocolmo de 1972 (Fernandes, Sousa & Dias, 2004). No final dos anos 80, com a perceção crescente dos problemas globais, como a degradação da camada do ozono e as chuvas ácidas, as questões ambientais passaram a ser vistas de uma forma diferente, surgindo assim uma maior consciencialização do Homem acerca do nosso planeta. Sendo assim, concluiu-se que os impactes de uma determinada atividade eram resultado de todo um processo produtivo, englobando os materiais, os resíduos, as emissões e as tecnologias utilizadas, assumindo-se pois a possibilidade de compatibilizar estes elementos e o conceito de desenvolvimento sustentável (Fernandes, Sousa & Dias, 2004). Surgiu na década de 90, o desenvolvimento e consolidação dos conceitos de sustentabilidade. Em 1992, realizou-se a Conferência das Nações Unidas sobre Meio Ambiente e 30

49 Capítulo 2 Construção em Terra Desenvolvimento no Rio de Janeiro. Nesta mesma conferência, o conceito de sustentabilidade foi ampliado a temas como a energia, a água, a extração de matérias-primas, os resíduos, a saúde, a flora, a fauna e entre outros temas. Desta conferência destaca-se a Agenda 21, com o objetivo de promover a regeneração ambiental e o desenvolvimento social, é um plano de ação para ser assumido a nível global, nacional e local (Pinheiro, 2006). A Agenda Habitat II (UN, 1996), resultante da Conferência das Nações Unidas, realizada em 1996, na cidade de Istambul, é uma representação com elevada importância para o setor da construção. Demonstra uma preocupação relativa à sustentabilidade dos aglomerados urbanos, assegurando uma vida produtiva, saudável e em simetria com a natureza. Este documento, engloba diversas partes direcionadas ao setor da construção civil e à forma como os governos nacionais devem encorajar a indústria no sentido da sustentabilidade, promovendo "métodos de construção e o recurso a tecnologias disponíveis localmente, que sejam apropriados, acessíveis economicamente, eficientes e ambientalmente seguras em todos os países, em especial nos países em desenvolvimento aos níveis local, regional e nacional". São, também, apresentadas ações futuras que poderão ser realizadas pelos governos e pelo setor da construção no que diz respeito ao planeamento, conceção, construção, manutenção e reabilitação da habitação ao nível da produção de materiais (Pinheiro, 2006). Tendo por base a Agenda Habitat, a União Europeia reconhece a importância de uma abordagem centrada nas pessoas, no desenvolvimento residencial sustentável e numa adequada residência para todos (Pinheiro, 2006). A partir destes documentos pioneiros que foram desenvolvidas a nível local, nacional e internacional, diferentes políticas e outras soluções serviram de estímulo à construção sustentável. Nesta última década, com os atuais desafios da sociedade, a crescente preocupação da opinião pública acerca das alterações climáticas, da crise do setor da construção e imobiliário, foram delineadas metas europeias até 2020 (APA, 2012). Enquanto no mercado nacional se perspetivam intervenções principalmente relacionadas com a reabilitação, conservação e qualificação do património construído, no mercado internacional, especialmente nos países em vias de desenvolvimento, perspetivam-se ainda intervenções relacionadas com a construção nova. Também nestes mercados, a afirmação de uma especialização em construção sustentável por parte das empresas, pode ser um elemento de 31

50 Avaliação do potencial económico de implementação da construção em BTC diferenciação nos mercados, gerando fatores de competitividade acrescidos face à concorrência internacional (Pinheiro, 2006). Os mercados nacionais e internacionais estão hoje muito mais recetivos ao aparecimento de novos produtos e processos de construção, direcionados para as preocupações com a sustentabilidade do ambiente. Assim, têm surgido várias influências relacionadas com a preocupação acerca da energia, dos recursos materiais e das suas consequências ambientais e económicas, tornando especialmente favorável a aposta na qualificação dos recursos neste domínio (Pinheiro, 2006). Como consequência, a União Europeia no âmbito de uma construção mais sustentável estabeleceu recentemente as seguintes metas (Torgal & Jalali, 2010): A médio prazo, reconversão de 30% do parque edificado com: - Redução de 50% da energia; - Redução de 30% das matérias-primas; - Redução de 40% dos resíduos; - Utilização de materiais de Construção 100% recicláveis; -Resíduos de construção demolição aproveitados integralmente. Até ao ano 2050: - Construção de edifícios novos sem CO2 - Parque edificado até 2005 reconvertido, com redução de 50% de consumo de energia e 75% das emissões de CO2. O caminho para este novo paradigma e para uma prática de construção sustentável, é seguramente um desafio fundamental da procura do equilíbrio ambiental e eficiência, precisando agir-se localmente, pensando globalmente, para atingir um efetivo desenvolvimento sustentável em Portugal (Pinheiro, 2006) Tipos de soluções construtivas para paredes exteriores Ao longo dos tempos e com a necessidade de caminhar na direção da construção sustentável surgem diversas medidas, passando pela utilização de novos materiais e tecnologias de construção. Para a realização deste trabalho vão ser analisadas soluções construtivas em LSF, em madeira, em alvenaria simples com isolamento térmico pelo exterior e em blocos de terra compactada. 32

51 Capítulo 2 Construção em Terra Solução construtiva em Light Steel Framing LSF Na resposta às necessidades sustentáveis surgiram as estruturas em aço leve, onde o sistema construtivo é denominado LSF. Segundo Futureng, (s.d), este sistema surge como alternativa sustentável, pois: Devido à sua elevada resistência permite a execução de elementos estruturais de menor secção e menor massa, reduzindo assim o consumo de matéria-prima; No final da vida útil das construções, o aço pode ser facilmente reutilizado ou reciclado; Este sistema é caracterizado por um elevado nível de industrialização, pois grande parte dos elementos são produzidos na fábrica, o que diminui o período de tempo necessário à construção e diminui a quantidade de desperdícios; Em toda a obra a água é praticamente desnecessária. Os perfis usados no LSF são fabricados a partir de chapas de aço galvanizado, que adquirem a sua forma por um processo de moldagem a frio. O processo de galvanização, à qual as chapas são sujeitas é importante, pois confere ao aço uma elevada durabilidade, protegendo-o contra as ações de corrosão. O aço usado nestas chapas tem ainda características próprias, que lhe conferem a devida resistência, permitindo que seja usado como material construtivo e resistente a cargas elevadas (Pires, 2013). As paredes exteriores do sistema LSF são compostas por diversas camadas que desempenham funções diferentes, de modo a satisfazer as várias exigências, quer estruturais, térmicas e acústicas. Oriented Strand Board, ou OSB, são placas estruturais compostas por lamelas de madeira orientadas, que segundo as suas características é usado como base para revestir as estruturas de LSF, como se pode ver na Figura O revestimento total dos painéis de OSB com placas de poliestireno expandido (EPS) ocorre por colagem ou aparafusamento. A espessura das placas de EPS variam em função do nível de proteção térmica pretendido (Pires, 2013). Relativamente ao isolamento sonoro, esta solução apresenta baixa massa sendo necessário a introdução de materiais absorventes de elevadas espessuras, como por exemplo, mantas ou placas de lã de rocha para atingir o isolamento acústico desejado (Bragança & Mateus, 2006). 33

52 Avaliação do potencial económico de implementação da construção em BTC Figura 2.15: Estrutura aço leve constituído por montantes e vigas [10] Solução construtiva em Madeira A madeira tem vindo a assumir um papel cada vez mais importante na arquitetura moderna. Além das suas características naturais de força, beleza, durabilidade, eficiência térmica e acústica, resistência ao fogo e aos sismos, a madeira é atualmente a resposta aos desafios relacionados com a sustentabilidade. Nas primeiras décadas do século XX, com o aparecimento do betão e do aço, a madeira foi temporariamente esquecida. Atualmente, as estruturas em madeira apresentam-se como uma solução competitiva face às estruturas de aço e betão, tendo uma variedade de vantagens e características que superam largamente as suas concorrentes. Algumas das suas vantagens são: a relação peso/resistência superior, a rapidez na montagem, a resistência ao fogo, a excelente desempenho em caso de sismo, a beleza estética natural, o racionalismo ecológico, a economia de custos, as formas de construção mais otimizadas e limpas e a facilidade de desconstrução (Marques, 2008). Relativamente à durabilidade, a madeira é extremamente durável, podendo sobreviver durante numerosos anos, desde que não esteja frequentemente submetida a grandes variações de humidade. Em Portugal, existem igualmente inúmeros casos de estruturas de madeira que subsistiram durante dezenas ou até mesmo centenas de anos, como por exemplo, é o caso das estacas da baixa pombalina em Lisboa que sobreviveram até aos nossos dias em boas condições (Amorim, 1999). Considera-se que 4 dos principais tipos de casa em madeira englobam: as casas de troncos, as casas com estruturas em madeira pesada (Heavy Timber), as casas em sistema porticado (Post&Beam), as casas com estruturas em madeira leve (Light framing), podendo ser caraterizada genericamente de acordo com o seguinte (Amorim, 1999): 34

53 Capítulo 2 Construção em Terra Casa de troncos Loghomes - A edificação à base de toros ou troncos pode-se assimilar à construção de muros de alvenaria, visto que, estruturalmente funcionam da mesma maneira. O sistema clássico coloca os troncos na horizontal. Casa com estrutura em madeira pesada Heavy timber - Este tipo de edificação supõe um passo em frente em relação ao sistema de troncos, tanto na conceção arquitetónica como na complexidade estrutural. A madeira é utilizada como elemento estrutural puro. A estrutura é independente do revestimento exterior e os esforços principais, em geral, atuam na direção paralela às fibras. Sistema porticado - Post&Beam- Este sistema é constituído por um conjunto de pórticos que formam um conjunto rígido autoportante e independente dos revestimentos. Casa com estrutura em madeira leve - Wood framing, representa a evolução mais recente da madeira como material estrutural de construção. As peças são usualmente normalizadas e certificadas o que permite o intercâmbio, a modulação e a prefabricação. Para além disso, também têm uma geometria simples, o que permite obter uma construção mais económica. As uniões são simples, sem juntas nem encaixes especiais, bastando o uso de pregos e cavilhas. Por outro lado perde-se bastante a arte da carpintaria, pois requer pessoal pouco especializado o que, no entanto, permite ganhos importantes em produtividade. É mais fácil isolar e impermeabilizar. As cavidades entre os elementos estruturais permitem a passagem das instalações e o preenchimento com isolante. Figura 2.16: Sistema construtivo em Madeira Wood framing [11] A possibilidade da utilização da madeira nacional na construção e a atualização da regulamentação europeia e nacional através dos Eurocódigos Estruturais, poderá vir a impulsionar o setor da construção em madeira (Projecto e Construçao de casas de madeira em Portugal, 2012). 35

54 Avaliação do potencial económico de implementação da construção em BTC Solução construtiva em Alvenaria de Tijolo Vazado com Isolamento pelo Exterior A partir de meados do século XX, as soluções construtivas adotadas nos edifícios em Portugal, foram sujeitas a uma rápida e profunda evolução. As soluções tradicionais de alvenaria resistente foram progressivamente substituídas por soluções de betão armado. As alvenarias continuaram a ser usadas, mas com função de compartimentação, perdendo deste modo a sua função resistente. Esta evolução conduziu a que, na atualidade, pelo menos, cerca de 98% das estruturas de edifícios realizados em Portugal sejam em estrutura reticulada de betão (Sousa, 2002). O emprego de paredes simples cresceu nos últimos tempos. Nesta solução são normalmente utilizados blocos de betão ou tijolo cerâmico, sendo a estanquidade à água e o isolamento térmico e acústico resolvidos pela aplicação, na face exterior, do sistema ETICS. As paredes de compartimentação interior são realizadas, recorrendo ao emprego de alvenaria de tijolo cerâmico de furação horizontal de 7, 9 ou 11 cm. As espessuras maiores verificam-se nas paredes das casas de banho e cozinhas atendendo à necessidade de embutir nessas paredes, um maior número de instalações. As paredes simples com sistemas de compósitos de isolamento térmico pelo exterior, surgiram na tentativa de melhorar o comportamento térmico das paredes exteriores através de uma melhor correção das pontes térmicas e da disponibilização de praticamente toda a massa da parede para a inércia térmica interior. O sistema ETICS é uma solução de isolamento térmico aplicável no exterior de paredes. Este tipo de sistema pode ser aplicado em paredes de alvenaria ou em paredes de betão. O sistema tipo ETICS mais frequente no mercado português é constituído por suporte, por placas EPS, coladas em suporte e revestidas com um reboco delgado aplicado em várias camadas e armado com uma ou várias redes de fibra de vidro. O conjunto é geralmente recoberto com um revestimento plástico espesso como acabamento final, como ilustra a Figura Relativamente à forma de fixação, os ETICS podem classificados como: Sistemas colados (incluindo ou não fixações mecânicas complementares); Sistemas fixos mecanicamente (incluindo ou não colagem complementar). 36

55 Capítulo 2 Construção em Terra Figura 2.17: Sistema ETICS em parede de alvenaria [12] Segundo LNEC (2010), o isolamento térmico pelo exterior é hoje reconhecido, de forma incontestável, como uma solução técnica de alta qualidade, pois permite: A redução de pontes térmicas. A diminuição do risco de condensações, pois o ponto de orvalho encontra-se no exterior do edifício; O aumento da inércia térmica interior dos edifícios, dado que a maior parte da massa das paredes se encontra pelo interior do isolamento térmico. Este facto, traduz-se na melhoria do conforto térmico no Inverno, por aumento dos ganhos solares úteis, e também no Verão devido à capacidade de regulação da temperatura interior; A economia de energia devido à redução das necessidades do aquecimento e do arrefecimento do ambiente interior; A redução do peso das paredes e das cargas permanentes sobre a estrutura; A melhoria da impermeabilidade das paredes. 37

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57 Capítulo 3 Caso de estudo Capitulo 3 CASO DE ESTUDO Na abordagem ao processo de construção em terra, utilizando a técnica do BTC e no âmbito da construção sustentável, o presente trabalho tem como objetivo desenvolver a comparação de soluções construtivas aplicadas num caso de estudo. Com a análise das diversas soluções construtivas consideradas será efetuada uma avaliação económica comparativa, de modo a avaliar o desempenho económico da construção em BTC. Neste sentido, é importante estabelecer uma análise que torne clara a relação custo/benefício das soluções apresentadas, para que na fase do projeto, o autor consiga analisar as soluções e optar pela melhor relação entre custo e sustentabilidade. A análise económica das soluções que assentam na construção sustentável, não deve ser feita apenas com base no potencial de poupança ou custo na fase da construção, mas também tendo em consideração o ciclo de vida das soluções aplicadas. Para tal, neste capítulo proceder-se-á à caracterização de uma obra de ampliação de um edifício de habitação unifamiliar e analisar-se-ão os custos totais de construção da habitação, na zona ampliada, aplicando os vários sistemas construtivos. No final, será realizada uma avaliação e uma comparação do custo de aplicação de cada uma das soluções, procurando observar a disparidade do custo das soluções com diferentes níveis de sustentabilidade, dando destaque à solução em BTC Enquadramento do Caso de Estudo O caso de estudo incide sobre um edifício de habitação unifamiliar localizado no concelho de Vila Nova de Famalicão, que vai sofrer obras de remodelação e ampliação. A área do edifício inicial é 81,30 m 2, sendo que, após as obras de ampliação passa a ter uma área de 170,45 m 2. Para este trabalho apenas vai ser considerado uma fração nova com uma área de 89,15 m 2, sendo composta por um piso, constituído por 2 halls, 2 quartos, 1 suite e uma instalação sanitária como se pode observar na Figura

58 Avaliação do potencial económico de implementação da construção em BTC Figura 3.1: Planta da habitação em estudo Na Figura 3.2 está representado o alçado norte da habitação e na Figura 3.3 está representado o alçado poente. Figura 3.2: Representação do alçado norte da habitação 40

59 Capítulo 3 Caso de estudo Figura 3.3: Representação do alçado poente da habitação Relativamente à fração em estudo, é importante referir que irão ser contabilizadas as diferentes soluções refentes a cada sistema construtivo, isto é, a estrutura, a cobertura, a laje de pavimento, as paredes exteriores e interiores. Como o objetivo deste trabalho é a avaliação do potencial de implementação da construção em terra, irá ser calculado o custo global da fração para as diferentes soluções de modo a ser possível efetuar a comparação de custos. Para tal, recorreu-se ao esboço do projeto de arquitetura do edifício para compreender, analisar e recolher todas as dimensões e características necessárias à realização do mapa de quantidades e ao cálculo do respetivo custo. É de salientar que todos os elementos estruturais utilizados nas várias soluções construtivas, não são alvo de dimensionamento, visto que, esse não é o propósito deste trabalho. Contudo, as dimensões utilizadas nos elementos estruturais, resultaram de um pré-dimensionamento expedito da análise de edifícios com dimensões idênticas, tornando-as próximas de eventuais soluções reais. A configuração das soluções construtivas engloba os parâmetros relativos à performance térmica e acústica e à durabilidade, visto que, são fatores decisivos na escolha do método construtivo e têm um peso no custo global que permite uma análise do custo final mais precisa. Define-se por sistema construtivo a combinação das soluções construtivas utilizadas nos principais elementos de construção, tais como: os pavimentos, as paredes e as coberturas. Por sua vez, denomina-se por solução construtiva a combinação de materiais utilizados na materialização dos diversos elementos de construção de um edifício. 41

60 Avaliação do potencial económico de implementação da construção em BTC 3.2. Aplicação dos Sistemas Construtivos no caso de Estudo Sistema construtivo LSF Apresentação do sistema construtivo As estruturas em LSF têm como objetivo dividir a estrutura numa grande quantidade de pequenos elementos estruturais, para que cada um resista apenas a uma porção da carga total, tornando os elementos mais esbeltos, mais leves e fáceis de manusear. A modulação destas estruturas depende basicamente das dimensões das placas interiores e exteriores a utilizar, devido à necessidade de as fixar à estrutura, resultando em espaçamentos de 40 cm ou 60 cm. Se as solicitações aumentarem é sempre possível manter o espaçamento e utilizar perfis compostos. As paredes são constituídas por montantes, sendo os perfis C dispostos de forma vertical entre a guia inferior e superior, por guias, sendo o perfil U que une os montantes nos seus extremos (Crasto, 2005). A configuração final de uma parede dependerá de cada projeto de arquitetura e de cada situação específica. Portanto, num mesmo projeto, poderão existir diversos tipos de paredes, com diferentes larguras, alturas e espaçamentos entre perfis. A construção de um painel implica a utilização de perfis de secção simples e composta, necessários para resolver a união entre painéis. Para tal são formadas peças compostas a partir da junção de montantes simples, ligados por parafusos. Na Figura 3.4 apresenta-se um exemplo de uma seção composta. 42

61 Capítulo 3 Caso de estudo Figura 3.4: Pormenorização do encontro de dois painéis (Crasto, 2005) Sempre que existe uma abertura num painel de parede, em geral para janelas ou portas, é necessário adotar uma estrutura que redirecione as cargas para os montantes adjacentes. Para isso as peças utilizadas são (Rodrigues, 2006): Lintel - perfil disposto na horizontal sobre o vão de forma a desviar as cargas verticais para os montantes confinantes; Montante auxiliar ou king - perfil utilizado como apoio do lintel e que delimita lateralmente o vão; Verga ou header - perfil utilizado horizontalmente sobre as aberturas; Montante de ligação ou cripple stud - perfil utilizado verticalmente acima e abaixo das aberturas. Durante a construção da estrutura, as peças metálicas passam a ser revestidas pelo lado das abas ou banzos exteriores, com o objetivo de conferir maior interligação e rigidez entre todas as peças resistentes. Ao mesmo tempo, este revestimento estrutural serve também de suporte aos materiais de isolamento térmico, impermeabilização e acabamento exterior. Geralmente utilizam-se placas OSB para revestir e reforçar a estrutura. Estas placas estruturais são compostas por lâminas de madeira orientadas. As lajes de pavimento são compostas, normalmente, por elementos com altura de alma compreendida entre 150 a 300 mm e espessura enquadrada entre os 1,5 e 3 mm dependendo da envergadura do vão, do espaçamento entre vigotas, da constituição do pavimento e das cargas de utilização. A execução inicia-se pela fixação de perfis-guia perimetrais, com recurso a secções em U nos sistemas de plataforma. A estes são fixas as vigotas, sendo comum a utilização de perfis C, sendo possível obter ligações articuladas ou semirrígidas utilizando troços de cantoneira ou perfis C como esquadros de fixação (Rodrigues, 2006). 43

62 Avaliação do potencial económico de implementação da construção em BTC A solução da cobertura pode ser plana ou inclinada, sendo que, na cobertura inclinada, a estrutura principal é realizada através de asnas sobre as quais se realiza o revestimento estrutural, onde é aplicada a barreira pára-vapor, seguindo-se a placa de isolante térmico e por fim a solução de impermeabilização, geralmente em tela PVC com fixação mecânica. No caso da aplicação de telha cerâmica, a impermeabilização deve ser reforçada através da aplicação de uma subtelha. O teto é realizado por painéis de gesso cartonado, sobre os quais se coloca a camada de isolamento acústico e térmico, geralmente em lã mineral, podendo ser observado na Figura 3.5. Figura 3.5: Estrutura típica de uma construção em LSF [13] As fundações de uma casa com estrutura em aço leve são efetuadas segundo os processos igualmente utilizados na construção convencional. No entanto, tal como pode ser observado na Figura 3.6, não são construídas sapatas para o suporte de cargas localizadas, visto que, todo o peso do edifício é distribuído pelas paredes exteriores, o alicerce deverá ser contínuo formando um anel de fundação (ConsulSteel, 2002). 44

63 Capítulo 3 Caso de estudo Figura 3.6: Planta e corte da solução de sapata corrida (ConsulSteel, 2002) Descrição da solução construtiva A estrutura da parede exterior é constituída pelos perfis-guia em U, elementos horizontais e montantes em perfis C, elementos verticais com 15 cm de espessura. O revestimento interior é composto por gesso cartonado 15 mm, fixado mecanicamente à estrutura de aço. O revestimento exterior é formado pelo revestimento estrutural em painéis OSB 4, com 12 mm de espessura, fixados mecanicamente à estrutura. Sobre os painéis OSB é aplicado um adesivo contínuo de impermeabilização e fixado o isolamento térmico em aglomerado negro de cortiça com 80 mm e por fim, o reboco armado de 15 mm com respetivo acabamento. O espaço entre os revestimentos interior e exterior é preenchido por painel duplo semirrígido de lã mineral (135 x 60 x 6 cm) para isolamento térmico e acústico. A solução construtiva estudada encontra-se ilustrada, em corte esquemático, na Figura

64 Avaliação do potencial económico de implementação da construção em BTC Figura 3.7: Secção de parede exterior em Light Steel Framing A solução relativa à parede interior é constituído pelos perfis-guia em U, e montantes em perfis C, com 9 cm de espessura, espaçados igualmente em 60 cm. Estas são revestidas por placas de gesso cartonado de 15 mm em cada uma das fases e a cavidade formada é forrada com painel duplo semirrígido de lã mineral (135 x 60 x 4 cm) para isolamento térmico e acústico, ilustrado na Figura 3.8. Figura 3.8: Solução construtiva de parede interior 46

65 Capítulo 3 Caso de estudo As lajes de pavimento seguem os mesmos princípios dos perfis das paredes. As vigas do piso utilizam perfis-guia perimetrais, com recurso a secções em U, onde são afixas as vigas em C, tal como as paredes, mas com perfis de maior dimensão, neste caso são perfis C250. Para criar uma plataforma horizontal são utilizados os painéis de OSB 3 com 18 mm na parte superior dos perfis, com a necessidade de colocar isolamento térmico na laje de pavimento. Na parte inferior os perfis foram revestidos com painéis de OSB 3 com 11 mm, criando assim uma caixa-de-ar. Nessa cavidade é colocado o isolamento em aglomerado negro de cortiça 60 mm e barreira pára-vapor, como é possível observar nas Figuras 3.9 e Figura 3.9: Solução de configuração das lajes com painel OSB (Mateus, 2004) Figura 3.10: Pormenor de laje de pavimento em LSF (Campos & Jardim, 2004) Em relação à cobertura, para a uniformização do edifício incluirá a execução de asnas metálicas recorrendo a perfis C90, sendo que, estes elementos de configuração triangular e com geometria adaptada têm a configuração pretendida. Estes elementos repetem-se a cada 60 cm de forma a executar a transmissão de cargas aos montantes. 47

66 Avaliação do potencial económico de implementação da construção em BTC Posteriormente será aplicado um revestimento estrutural em OSB 4 de 12 mm, e de seguida é aplicado um isolamento térmico de EPS de 60 mm. O fornecimento e fixação de telhas cerâmicas do tipo Marselha, sobre as placas de poliestireno, incluindo a subtelha asfáltica e telhas especiais, bem como o ripado em PVC (Figuras 3.11 e 3.12). Figura 3.11: Solução construtiva de cobertura em LSF [16] Figura 3.12: Solução construtiva de cobertura em LSF [17] Sistema construtivo em Madeira Apresentação do sistema construtivo O sistema das casas com estrutura em madeira leve é mais recente relativamente às construções típicas em madeira. Este sistema evoluiu, naturalmente, das construções em madeira pesada Heavy Timber, cuja inovação ocorre com a introdução de muros e lajes com função estrutural, possibilitando uma noção espacial semelhante às das estruturas atuais em betão armado. O recurso a novos componentes estruturais permitiu diminuir a largura dos mesmos, uma vez que, a carga passou a ser distribuída por um maior número de elementos (Marques, 2008). 48

67 Capítulo 3 Caso de estudo Nas estruturas leves todos os elementos têm funções bem definidas e específicas relativamente as restantes soluções estruturais. A armação de pilares (montantes), vigas e asnas constituem a estrutura principal resistente (Figura 3.14). O revestimento das paredes em OSB estabelece a estrutura resistente secundária. O revestimento final, obviamente, não tem função estrutural e apenas tem por objetivo dar o acabamento e proteção pretendidos à habitação. A combinação da estrutura principal com a secundária promove a resistência necessária às ações de solicitação horizontal e vertical (Marques, 2008). A estrutura da parede é composta basicamente por um conjunto de montantes de madeira, com seção aproximada de 5,0 x 10,0 cm, podendo variar conforme a necessidade estrutural. Os montantes são espaçados geralmente de 30, 40 e 60 cm entre si. Em geral, o espaçamento é 60 cm em construções de um piso, ou no último andar de construções de mais de um piso. Há ainda uma viga da mesma secção que os montantes colocados na base da parede e no topo servem de função de guia (WFCM, 2014). Os elementos da estrutura da parede são dispostos com a maior dimensão, transversalmente à parede, de modo que as chapas são pregadas na face de menor dimensão, como ilustra a Figura Figura 3.13: Parede de madeira com revestimento em OSB [18] As paredes internas são construídas da mesma forma, sendo que a secção dos montantes e vigas da parede exterior e têm a mesma altura. Dependendo do tipo de estrutura do telhado, as paredes internas podem ser portantes ou não. Vários são os tipos de painéis para a função de revestimento estrutural no sistema wood framing, entre os quais estão o OSB, o gesso cartonado e os painéis de fibra de madeira de média ou alta densidade. O revestimento da estrutura com os painéis OSB, como referido anteriormente, tem duas funções principais, sendo que uma das funções é suportar e transferir cargas para as fundações, e outra, é fechar e prover uma base plana para aplicação de isolamentos e acabamentos das construções. 49

68 Avaliação do potencial económico de implementação da construção em BTC Figura 3.14: Esquema de montagem de uma habitação em madeira [19] Descrição da solução construtiva A solução construtiva da parede exterior é composta por reboco armado exterior 15 mm, isolamento térmico em aglomerado negro de cortiça com 80 mm de espessura e adesivo contínuo de impermeabilização com função de proteger o revestimento de humidades exteriores. O revestimento estrutural exterior é realizado através de painel OSB 4 com 12 mm, pregado a montantes em madeira maciça (5 x 10 cm). Como revestimento interior da parede é aplicada uma placa de gesso laminado com inserção de duplo painel de lã mineral (135 x 60 x 6 cm) na cavidade para isolamento térmico e acústico. Na Figura 3.15 é possível observar uma secção de parede exterior em Madeira. 50

69 Capítulo 3 Caso de estudo Figura 3.15 Secção de parede exterior em madeira As paredes interiores, como referido anteriormente, são idênticas às paredes exteriores, pois a secção e disposição dos elementos são iguais, apenas se altera o revestimento. As paredes são revestidas em ambas as faces com gesso cartonado 15 mm e a caixa-de-ar é preenchida por painel duplo semirrígido de lã mineral (135 x 60 x 4 cm). No pavimento, a solução é constituída, pelo revestimento na face superior das vigas com painéis de OSB 3 com 18 mm, existindo a necessidade de colocar o isolamento térmico na laje de pavimento. Na parte inferior as vigas foram revestidas com painéis de OSB 3 com 11 mm, criando assim uma caixa-de-ar. Nessa cavidade é colocado o isolamento em aglomerado negro de cortiça 60 mm e barreira pára-vapor, como apresenta a Figura Figura 3.16: Solução de configuração das lajes em madeira com painel OSB Na cobertura, para uniformização da solução construtiva, as asnas são construídas por elementos de madeira com 25 x 10 cm. Estes elementos têm uma configuração triangular e uma geometria adaptada ao edifício, devido aos vãos apresentam dimensões diferentes (Figura 3.17). Estes elementos repetem-se a cada 3 m para que a transmissão das cargas das paredes exteriores e interiores que assumam funções estruturais. Os elementos secundários da estrutura de 51

70 Avaliação do potencial económico de implementação da construção em BTC cobertura, como as madres e as varas, são de madeira maciça de Pinho com secções de 15 x 15 cm e 5 x 5 cm, respetivamente. Figura 3.17: Composição da cobertura em madeira [20] Posteriormente, é aplicado um revestimento estrutural em OSB 4 de 12 mm, onde é colocado e fixado o isolamento térmico de EPS de 60 mm. Para o revestimento são utilizadas as telhas cerâmicas do tipo Marselha, sobre as placas de poliestireno, incluindo a subtelha e telhas especiais, bem como o ripado em PVC, como é ilustrado na Figura Figura 3.18: Pormenor de colocação do isolamento na cobertura em Madeira 52

71 Capítulo 3 Caso de estudo Sistema construtivo em Alvenaria de Tijolo Vazado com isolamento pelo exterior (Sistema ETIC s) Apresentação do sistema construtivo Este sistema surgiu das sucessivas tentativas de melhorar o comportamento térmico das paredes exteriores, através de uma melhor correção das pontes térmicas e da disponibilização de praticamente toda a massa da parede para a inércia térmica interior. O sistema ETICS consiste na colagem (Figura 3.19 a)) e fixação mecânica de placas de isolamento térmico à face exterior das paredes da fachada, sobre as placas de isolamento, onde é aplicado um reboco armado com redes de fibra de vidro (Figura 3.19 b)). Figura 3.19: a) aplicação da argamassa de colagem; b) Aplicação do reforço através de redes de fibra armada [21] A ausência da descontinuidade na camada de isolamento térmico torna-se mais eficiente, contudo, potencia a diminuição de consumos energéticos necessários nas operações de condicionamento da temperatura do ar interior e todas as vantagens ambientais adjacentes. O suporte do sistema ETICS normalmente é alvenaria de blocos ou tijolo cerâmico com espessura superior a 20 cm. No caso de estudo, as paredes são constituídas por uma estrutura resistente em betão armado composta por pilares e vigas, preenchido por alvenaria, isto é, ocorre uma associação de uma estrutura reticulada de betão armado com panos de alvenaria dispostos no interior das suas malhas (Figura 3.20). É de salientar que alvenaria é constituída por elementos de tijolo cerâmico solidarizados por uma argamassa. Sendo assim, será necessário uma estrutura de betão armado dimensionada de forma a suportar as ações estruturais do edifício. Relativamente à solução estrutural em betão armado do edifício em estudo, este é caracterizado por uma estrutura de fundação, onde apoiam os pilares que sustentam todos os elementos construtivos. 53

72 Avaliação do potencial económico de implementação da construção em BTC Figura 3.20: Exemplo de habitação em alvenaria em tijolo cerâmico não estrutural [22] Como referido inicialmente, os elementos em betão armado não foram dimensionados, sendo todas as dimensões apresentadas baseadas no conhecimento e referências bibliográficas. No que diz respeito aos pilares estes possuem secções retangulares 20 x 40 cm, sendo que nas vigas optou-se pela mesma secção. No pavimento, a solução que melhor se adequa a um sistema porticado é a laje aligeirada. É constituída por vigotas de betão pré-esforçado e blocos de cofragem apoiados lateralmente sobre estas, formando um conjunto que é solidarizado por uma camada de betão, como é observado na Figura Figura 3.21: Laje aligeirada [23] Descrição da solução construtiva Esta solução construtiva é constituída por elementos em betão armado com funções estruturais. A alvenaria constitui-se em tijolo cerâmico com 22 cm de espessura, onde é aplicado isolamento térmico pelo exterior em aglomerado negro de cortiça com 80 mm de espessura. Sobre o isolamento térmico aplica-se o reboco armado e respetivo acabamento com 1,5 cm de espessura. No interior, as paredes serão revestidas com placas de gesso cartonado com 15 mm. A solução construtiva estudada encontra-se representada, em corte esquemático, na Figura

73 Capítulo 3 Caso de estudo Figura 3.22: Solução de configuração da parede exterior com isolamento pelo exterior [24] Relativamente às paredes interiores, estas são constituídas por uma alvenaria simples com 11 cm de espessura e com revestimento em placas de gesso cartonado com 15 mm de espessura em ambos os lados. Para a laje de pavimento foi utilizado o programa de cálculo de um fabricante, de nome Presdouro S.A., de modo a obter a caracterização da laje. Deste modo, é necessário um pavimento do tipo P2-BL40x15-20, isto é, um pavimento de dupla vigota, com altura total de 15 cm e uma camada de betão complementar com 5 cm de espessura, armada com armadura de distribuição em rede electrossoldada. Os blocos de cofragem são cerâmicos e apresentam três fiadas de furos. Figura 3.23: Laje de pavimento aplicada no caso de estudo [25] A solução construtiva é constituída pela laje aligeirada com 20 cm de espessura, sobre este é colocado o isolamento térmico EPS com 30 mm. Para a proteção da camada isolante é colocada uma camada de forma em betão leve com 4 cm de espessura, com o revestimento em soalho flutuante, como é apresentado na Figura

74 Avaliação do potencial económico de implementação da construção em BTC Figura 3.24: Solução de configuração da laje de pavimento A solução de cobertura inclinada tem duas águas, com uma estrutura de suporte descontínua, em elementos de betão pré-fabricado, nomeadamente, vigotas de secção em "T" invertido (Figura 3.25). Será aplicada abobadilha em EPS com dimensões 40 x 15 x 100 cm, sobre a qual é aplicada uma camada de betão de compressão armado, com uma rede electrossoldada com espessura de 4 cm, para revestimento final são utilizadas as telhas cerâmicas do tipo Marselha. Figura 3.25: Cobertura com abobadilha de poliestireno expandido [26] Sistema construtivo em BTC Apresentação do sistema construtivo Um primeiro passo neste sistema passa pela construção das fundações, à semelhança das construções convencionais. Estas fundações são construídas em betão armado ou perfis metálicos conferindo a resistência necessária para o edifício. No caso de estudo, e tendo em conta alguma fragilidade das paredes em BTC relativamente à humidade, é necessário elevarse as fundações, optando-se por um sistema de pórticos estruturais em perfis metálicos. Para o estudo económico foi considerado paredes resistentes, onde as paredes exteriores são formadas em pano duplo com 28 cm de espessura e paredes divisórias de pano simples com 14 cm de espessura. 56

75 Capítulo 3 Caso de estudo A forma de construir é semelhante ao tijolo comum, pois o bloco foi desenhado com um encaixe que funciona com juntas secas. Trata-se de um bloco com dois orifícios simétricos que permitem a passagem, quer de reforços (armaduras), quer de instalações elétricas ou hidráulicas (Figura 3.26). Figura 3.26: Colocação de armadura vertical e tubagens em paredes de BTC [27] Nos orifícios encontram-se, também, dois encaixes/reentrâncias do tipo macho-fêmea com uma elevação de 10 mm para aumentar a regularidade do assentamento dos blocos, bem como a conectividade e resistência como ilustra a Figura No caso das paredes com 2 panos, a cada 3 fiadas serão colocados um conjunto de blocos orientados na direção perpendicular ao pano da parede para conferirem um melhor travamento dos 2 panos de parede, melhorando a sua resistência, como apresenta a Figura Figura 3.27: Parede de alvenaria reforçadas (Lourenço et al, 2011). 57

76 Avaliação do potencial económico de implementação da construção em BTC Figura 3.28: Geometria dos BTC (Sturm et al., 2013) Visto que, o BTC, se possível, é produzido no local de obra, é necessário preparar provetes com solo compactado de cada amostra de solo, para avaliação do teor ótimo de humidade e avaliação da resistência à compressão para produção de BTCs. Prevê-se ser necessário recorrer à incorporação de um estabilizante com o intuito de melhorar as resistências mecânicas e a resistência à ação da água dos BTCs Descrição da solução construtiva Como referido anteriormente e possível visualizar nos alçados apresentados do edifício em estudo, o local de implementação apresenta um desnível, sendo necessário uma solução estrutural para a laje da solução construtiva em BTC, para tal foi considerado uma estrutura em perfis metálicos. Os elementos verticais são constituídos por pilares metálicos IPN 160 apoiados em sapatas de betão armado, em relação aos elementos horizontais, compostos por vigas metálicas HEB 300. Na Figura 3.29 é representada a planta estrutura da laje. 58

77 Capítulo 3 Caso de estudo Figura 3.29: Planta estrutural da solução em BTC Na solução construtiva em estudo, as paredes são em alvenaria estrutural, constituídas como referido anteriormente, por duplo pano de alvenaria em BTC com 28 cm de espessura nas paredes exteriores, e por pano simples nas paredes divisórias com 14 cm. Para melhorar a sua resistência global, procedeu-se a introdução de armadura vertical em varões de aço com 10 mm de diâmetro, espaçados aproximadamente de 1 m, sendo o restante orifício preenchido por uma argamassa de solo, muito idêntica à constituição do BTC. Para amarrar convenientemente a armadura vertical, procedeu-se a colocação de uma viga de coroamento em perfil metálico IPN 300 e IPN 160, respetivamente para as paredes exteriores e interiores, como representado no pormenor da Figura

78 Avaliação do potencial económico de implementação da construção em BTC Figura 3.30: Pormenor de ligação entre viga de coroamento e parede em BTC Sobre a superfície exterior do BTC é aplicado um adesivo contínuo de impermeabilização, sobre o qual é fixada a camada de isolamento térmico em aglomerado de cortiça com 60 mm de espessura. Sobre a camada isolante vai ser aplicado reboco armado e o respetivo acabamento. Na superfície interior, devido ao acabamento liso do BTC é dispensável qualquer tipo de revestimento. Relativamente às paredes interiores, estas são paredes simples com o BTC visível em ambas as faces. Para garantir o fecho das paredes interiores até à cobertura, utilizar-se-á um teto falso em gesso cartonado. Observado que o BTC fica à vista, é necessário ter especial cuidado nas zonas húmidas, que neste caso de estudo apenas se verifica nas casas de banho. Assim, como solução foi aplicada uma barreira de revestimento para paredes em zonas húmidas, utilizando a solução de Aquapanel Cement Board Indoor da KNAUF (Figura 3.31). Figura 3.31: Revestimento das paredes em zonas húmidas com Aquapanel cement board indoor [28] O sistema de cobertura proposto para a habitação é formado por vigas IPN 160, compostas de madres OMEGA 100, onde assenta o isolamento térmico em aglomerado negro de cortiça 50 60

79 Capítulo 3 Caso de estudo mm. Para o revestimento são utilizadas as telhas cerâmicas do tipo Marselha, sobre o isolamento, incluindo a subtelha asfáltica e as telhas especiais, bem como o ripado em PVC. Para a laje de pavimento, a solução usada neste trabalho consiste em, barrotes de madeira pinho com secção 210 x 80 mm apoiados nas vigas metálica HEB 300. A solução é constituída, pelo revestimento na face superior das vigas com painéis de OSB 3 com 18 mm, com a necessidade de colocar o isolamento térmico na laje de pavimento, na parte inferior as vigas foram revestidas com painéis de OSB 3 com 11 mm, criando assim uma caixade-ar. Nessa cavidade é colocado o isolamento em aglomerado negro de cortiça 60 mm, como representado na Figura Figura 3.32: Solução de configuração das lajes em madeira com painel OSB 3.3. Considerações de Calculo e levantamento de Dados Considerações técnicas Como referido inicialmente, este trabalho tem como objetivo determinar a viabilidade económica do sistema construtivo em BTC, utilizando um caso de estudo. A viabilidade vai ser determinada efetuando uma análise comparativa entre os custos finais da habitação, considerando os sistemas construtivos anteriormente identificados, nomeadamente, Madeira, LSF, Alvenaria não Portante com Sistema ETICS e BTC. Através da planta fornecida, realizou-se o levantamento quantitativo dos materiais necessários para cada solução construtiva. O levantamento das medições foi executado através do software autocad. 61

80 Avaliação do potencial económico de implementação da construção em BTC A análise económica, aqui apresentada, foi pensada de forma a englobar o maior número de soluções possíveis, no que respeita à construção de uma habitação utilizando soluções sustentáveis (LSF, Madeira e BTC) e a habitação mais convencional em betão e alvenaria de tijolo. Para isso é essencial entender que as paredes exteriores, combinadas com os pavimentos e as coberturas, formam uma barreira entre ambientes internos e externos, de modo a que, o ambiente interior proporcione condições de conforto ao longo dos tempos. Estes elementos devem reunir exigências de estabilidade, durabilidade e formar uma barreira de proteção ao vento, chuva, radiação solar, calor, ruído, entre outros. Tendo em conta a importância do comportamento térmico, relativamente às restantes exigências funcionais dos elementos envolventes, as soluções construtivas analisadas foram definidas de modo a que os seus coeficientes de transmissão térmicos fossem, no mínimo, semelhantes. Na habitação em estudo não existe um projeto de estabilidade da habitação, tendo sido necessário encontrar uma solução estrutural executável nas múltiplas soluções construtivas. Para tal, nas soluções em LSF, Madeira e BTC considerou-se o elemento de fundação constituído por sapata de betão armada e estrutura metálica para suporte de laje e paredes em BTC, constituída por perfis IPN e HEB.. Na solução convencional em alvenaria de tijolo, os elementos de fundação e estrutura são em betão armado. Para uma maior coerência na análise económica, procedeu-se a uma aproximação de trabalhos e materiais no revestimento e acabamento de superfícies em ambas as soluções. Nos trabalhos de isolamento térmico pelo exterior em todas as soluções construtivas foi considerado o material de aglomerado negro de cortiça com 80 mm de espessura, reboco armado e acabamento em pintura. No revestimento das zonas húmidas, no caso das instalações sanitários, procedeu-se à colocação de gesso laminado hidrófugo no teto em todas as soluções, enquanto nas paredes e pavimento das zonas húmidas das soluções em BTC, Madeira e LSF entendeu-se colocar placas de cimento AQUAPANEL do fabricante KNAUF. Na solução em alvenaria de tijolo, isso foi assegurado por um reboco hidrófugo com revestimento em mosaico. Relativamente à cobertura, esta apenas difere na solução em alvenaria de tijolo, pois é composta pela laje aligeirada de vigota pré-esforçada de secção em "T" invertido com abobadilhas em 62

81 Capítulo 3 Caso de estudo EPS 40 x 15 x 100 cm e camada de compressão com 4 cm armada com malha electrossoldada AR42 e revestida com telha cerâmica do tipo Marselha. Nas restantes soluções é considerado o sistema de subtelha com barreira pára-vapor, isolamento térmico e revestimento com telha cerâmica do tipo Marselha. De referir que todas as soluções possuem teto falso em gesso cartonado. Relativamente ao pavimento, nas soluções não convencionais, o isolamento em aglomerado negro de cortiça é colocado na caixa-de-ar, formada pelos revestimentos superior e inferior em OSB das vigas. No entanto, na solução convencional (alvenaria de tijolo), o isolamento térmico em EPS situa-se entre a laje aligeira e betonilha de regularização armada com rede electrossoldada CQ38. Nos trabalhos e materiais comuns em todas as soluções, foram definidas as mesmas dimensões e características. Nas cantarias aplicadas nas soleiras e peitoris, considerou-se a pedra mármore com secção de 35 x 3 cm em todas as soluções construtivas. Nas instalações sanitárias das diversas soluções construtivas foi considerado o mesmo equipamento sanitário da marca ROCA. Em relação aos trabalhos de carpintaria das soluções em estudo, são aplicadas portas folheadas em mogno, aros em MDF folheado e guarnições em aglomerado folheado, incluindo borrachas acústicas, dobradiças, fechadura, puxadores e batentes do chão. Em relação aos trabalhos de caixilharia e serralharia, no caso de estudo, foi considerado o fornecimento de portas e janelas exteriores oscilobatentes, compostas por caixilharia de PVC reforçado com perfis de aço, vidros duplos 6/10/4, incluindo bloco com estore térmico. Figura 3.33:Exemplo de portas interiores e caixilharia com estore térmico incorporado 63

82 Avaliação do potencial económico de implementação da construção em BTC Considerações económicas Ao longo deste trabalho, nos mapas de quantidades são apresentados apenas os itens referentes à arquitetura, às fundações e à estrutura da habitação para as diversas soluções. Os trabalhos relativos ao estaleiro, ao movimento de terras, aos arranjos exteriores e às especialidades, tais como: as instalações e equipamentos elétricos, de gás, as telecomunicações, as redes prediais de águas e os esgotos não são quantificados. Contudo, é importante referir que a incorporação dos trabalhos relativos às especialidades, aplicadas às diferentes soluções construtivas, pode influenciar as diferenças do custo associado a cada solução. Sabendo que o custo da construção é a soma de três parcelas, que englobam o custo inicial, o custo de exploração e o custo de manutenção, o interesse deste trabalho incide sobre o custo inicial. O preço dos materiais é um facto muito importante para a determinação da escolha dos métodos construtivos. É necessário considerar alguns custos diretos e indiretos para a produção da estrutura, sem os quais não seria possível a sua construção. Todos os métodos requerem gastos com a produção do material, mão-de-obra, equipamentos, transporte e montagem das soluções. Devido à falta de informações sobre algumas composições de custo relativas aos sistemas LSF, madeira e BTC, houve a necessidade de procurar informações, acerca do rendimento da mãode-obra na execução de algumas etapas construtivas. Os dados relativos aos custos foram obtidos de diversas fontes, destacando-se a consulta a empresas de construção. Uma das empresas de construção consultada foi a FUTURENG - Projectos de Construção Civil, Lda, que forneceu dados sobre os custos e recursos na construção em LSF. Já na construção em madeira a empresa PORTILAME - Engenharia e Madeira, Lda, disponibilizou catálogos de fornecedores e bases de dados de orçamentos. Quando necessário recorreu-se ao software Gerador de preços Reabilitação - CYPE Ingenieros, S.A. (CYPE 2015) e à página Assim sendo, é possível que os valores de custo e rendimento de recursos seja alvo de alguma variação, devido a questões de gestão comercial, desatualização dos dados utilizados e de oscilações do mercado. No custo da solução em BTC, o valor unitário para um bloco produzido no local, resulta de estudos anteriores realizados na Universidade do Minho, admitido que é estabilizado com 5% 64

83 Capítulo 3 Caso de estudo de caulino e 10% de cimento. São considerados 3 trabalhadores com uma produção de 200 blocos por dia, sendo o custo é aproximadamente de 0,69 por bloco. No caso prático, considerou-se esta dosagem, pois não foi realizado nenhum estudo sobre o solo do local de implementação. Desta forma, determina-se o valor do global da habitação para as diferentes soluções construtivas. 65

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85 Capítulo 4 Análise económica do caso de estudo Capitulo 4 ANÁLISE ECONÓMICA DO CASO DE ESTUDO 4.1. Resultados obtidos O propósito deste trabalho é determinar o custo e a viabilidade económica do sistema construtivo em BTC relativamente ao caso de estudo. Para isso, serão comparados com os custos finais da habitação, considerando os sistemas em LSF, madeira e convencional. Observa-se nos sistemas construtivos estudados que, o custo das etapas de construção relativos às fundações, à estrutura, às lajes, às paredes, à cobertura, à impermeabilização e aos revestimentos variaram significativamente. Na Tabela 4.1 apresentam-se as diferenças de custos em cada etapa construtiva. De forma geral, os custos apresentados podem sofrer uma pequena variação, devido a diversos fatores, como por exemplo: o não dimensionamento dos elementos estruturais, a desatualização dos dados relativos a rendimentos, o custo de mão-de-obra utilizados e as oscilações do mercado devido à recente crise económica. 67

86 Avaliação do potencial económico de implementação da construção em BTC Item Tabela 4.1: Comparação de custos por etapa dos sistemas construtivos Designação Habitação em BTC Habitação em LSF Habitação em Madeira Habitação em Alvenaria Custo Custo Custo Custo 1 Estrutura em betão armado 772,83 772,83 772, ,84 2 Estrutura metálica , , ,62 0,00 3 Laje de pavimento 4.508, , , ,62 4 Paredes exteriores 7.597, , , ,60 5 Paredes interiores 2.029, , ,00 585,89 6 Cobertura 6.478, , , ,49 7 Revestimento, isolamento e impermeabilização , , ,30 8 Custos comuns 6.245, , , ,71 TOAL , , , ,45 Para uma mais fácil leitura das diferenças de custo, apresentam-se os valores em forma de gráfico, ilustrados na Figura Comparação de custos por etapas construtivas BTC LSF Madeira Alvenaria Figura 4.1: Comparação de custos por etapa dos sistemas construtivos 68

87 Capítulo 4 Análise económica do caso de estudo O resultado da análise de custo demonstra que o custo final da habitação, utilizando o sistema construtivo em BTC, foi superior, em aproximadamente 20% em relação aos custos das habitações em LSF e Madeira, em relação à habitação com solução convencional o custo é superior em 35%. No entanto, nas etapas de construção descritas na Tabela 4.1, é possível verificar que o 1º ponto, referente à estrutura de betão armado, nas habitações não convencionais apenas são contabilizados os elementos de fundação das sapatas com um custo de 772,83. Por outro lado, a habitação convencional com sistema estrutural em betão armado apresenta um custo de 4271,84. No ponto seguinte, a estrutura metálica na habitação em BTC tem custo na ordem dos 20741,23. Este custo é bastante elevado, comparativamente com os custos da habitação em LSF e Madeira, que rondam os 6961,62. Esta situação pode ser explicada devido ao facto das paredes em BTC apresentarem elevada massa, sendo necessário apresentar vigas metálicas de suporte às paredes em BTC (Figura 3.29) e também devido à colocação da viga metálica de coroamento para assegurar a conetividade entre todas as paredes. Fazendo uma comparação das soluções nas paredes exteriores, as análises efetuadas apresentam resultados muito distintos. Com um custo total de 7597,83, a construção de paredes exteriores em BTC apresenta o valor mais elevado quando comparado com todas as outras soluções. Por outro lado, a solução convencional é a que apresenta o custo mais baixo, cerca de 2054,60. É importante salientar, que as soluções com estrutura em LSF e Madeira devido à sua reduzida massa e secção das paredes, não atingem os níveis de desempenho desejados relativos ao comportamento acústico e térmico. Para melhorar essas exigências, é necessário preencher os espaços vazios entre os elementos estruturais, com materiais isolantes. Para isso, na caixa-dear formada pela estrutura foi empregue duplo painel de lã mineral, provocando um acréscimo substancial no custo. Esta diferença é ainda, ampliada devido à necessidade de revestimento interno das paredes ao contrário do sistema em BTC, que fica com a fase interior à vista. Com estes prossupostos, o custo global das paredes de LSF e Madeira são, respetivamente, de 5477,70 e 4312,66. Nas paredes interiores, constata-se o mesmo que as paredes exteriores, isto é, as paredes em BTC apresentam custos superiores às restantes soluções. Contudo, como referido anteriormente as paredes em LSF e Madeira, devido à sua fraca resistência acústica necessitam de incorporar lã mineral. 69

88 Avaliação do potencial económico de implementação da construção em BTC Em relação ao custo da laje de pavimento, esta apresenta um custo superior na habitação de alvenaria, no valor de 6056,00. De referir que este valor conta com isolamento térmico e betonilha de regularização. Na habitação, utilizando o sistema LSF, o custo da laje é de 5.812,10, enquanto que as soluções em BTC e Madeira são constituídas por pavimentos em Madeira que apresentam custos mais reduzidos, aproximadamente 4508,20. Nas soluções admitidas para a cobertura, percebe-se que a cobertura da habitação em alvenaria, composta por laje aligeirada com abobadilha de EPS e camada em betão leve, apresenta custos na ordem dos 4730,49. Por outro lado, a cobertura em Madeira apresenta custos mais elevados, cerca de 11289,82. A cobertura para habitação em BTC é similar à cobertura usada na habitação LSF, com custos respetivamente de 6478,56 e 7715,62, respetivamente. Os custos alusivos aos trabalhos de isolamento, impermeabilização e revestimento das várias soluções, indicam um custo inferior na solução em BTC. Esta situação deve-se ao facto das paredes não serem revestidas no interior da habitação. Por outro lado, as soluções em LSF e Madeira, como foi referido anteriormente, necessitam um isolamento acústico em lã mineral. O item referente aos trabalhos comuns, contem todos os elementos do orçamento que são aplicados a todas as soluções construtivas. No entanto, deve ser tido em consideração que a diferença de custo entre os sistemas construtivos pode ser reduzida de acordo com as considerações feitas no projeto. As escolhas das soluções estruturais, a cobertura e a laje para cada sistema construtivo, são determinantes na diferença de custo, podendo ser adotadas novas considerações visando diminuir essa diferença. No caso da habitação em BTC, pode estudar-se a possibilidade da utilização de um outro sistema estrutural para a laje, como a substituição dos pórticos metálicos compostos por perfis metálicas HEB e IPN e laje de madeira, por uma solução em estrutura de betão armado com laje aligeirada, reduzindo assim o custo referente a estrutura metálica como podemos ver na Tabela 4.2. Na análise anterior, considerou-se que o custo de cada bloco de BTC seria de 0,69, resultante de estudos na Universidade do Minho. Contudo, através de alguma pesquisa, foi possível constatar-se que em produção de grande escala este valor pode ser reduzido expressivamente. Para compreender esta variação de preço, foi realizado um contacto com a empresa Betão e 70

89 Capítulo 4 Análise económica do caso de estudo Taipa, especializada em construção e reabilitação de edifícios com base em técnicas tradicionais, que apresentou um custo por bloco de BTC de 0,55. Após estas considerações, procedeu-se novamente ao cálculo do custo global da habitação em BTC, como se verifica na Tabela 4.2. Tabela 4.2: Custo final com alteração da solução estrutural e custo do bloco Item Designação Habitação em BTC Custo 1 Estrutura em betão armado 2.573,82 2 Estrutura metálica 5.071,19 3 Laje de pavimento 6.056,62 4 Paredes exteriores 6.514,20 5 Paredes interiores 1.757,12 6 Cobertura 6.478,56 7 Revestimento, isolamento impermeabilização ,48 8 Custos comuns 6.245,71 TOTAL ,7 Na Figura 4.2 podem ser observados os custos por etapa construtiva após alteração das soluções construtivas. 71

90 Avaliação do potencial económico de implementação da construção em BTC , , , , , , , , , ,00 0,00 Custos por etapa dos sistemas construtivos Betão armado Estrutura metálica Laje de pavimento Paredes exteriores Paredes interiores Cobertura Revestimento, isolamento, impermeabilização BTC LSF Madeira Alvenaria Figura 4.2: Custos por etapa construtiva após alteração das soluções construtivas O gráfico observado na Figura 4.3, ilustra o custo global da habitação para os diferentes tipos de soluções. Custo global , , , ,45 H a b i t a ç ã o e m B T C H a b i t a ç ã o e m LS F H a b i t a ç ã o e m M a d e i r a H a b i t a ç ã o e m A l v e n a r i a c e r a m i c a Figura 4.3: Custo global da habitação Como a análise dos custos globais dos 4 sistemas construtivos, obteve-se como resultado uma diferença de 19 % em relação ao custo de uma habitação convencional. A análise comparativa mostra que o sistema de Madeira, LSF e BTC apresenta um custo global praticamente igual, o que futuramente será muito benéfico para a construção em BTC, pois estas soluções são apresentadas como soluções para a construção sustentável. 72

91 Capítulo 4 Análise económica do caso de estudo No entanto, apesar de ter um grande peso na definição do sistema a ser utilizado, o critério económico não é o único a ser levado em consideração. Outros fatores também devem ser considerados, tais como: a oferta de mão-de-obra, as empresas com capacidade de prestar o serviço e o conhecimento técnico e de construções existentes. Nestes aspetos, a construção em BTC apresenta dificuldades, relativamente às restantes soluções não convencionais. Logo, é necessário empenho e dedicação por parte das empresas da indústria da construção, dos profissionais deste setor e uma crescente consciencialização da sociedade, para que a aceitação deste sistema se torne realidade e traga resultados positivos quanto à utilização do solo como matéria-prima. 73

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93 Capítulo 5 Análise do potencial de mercado do BTC Capítulo 5 ANÁLISE DO POTENCIAL DE MERCADO DO BTC A caracterização do potencial de mercado do BTC foi dividida em duas fases. A primeira fase, consiste no enquadramento do custo de uma habitação com recurso ao BTC, por comparação com outras soluções construtivas. Numa segunda fase pretende-se dar a conhecer, por um lado a perceção atual do mercado nacional de construção, e por outro lado observar a sensibilidade dos diversos agentes do mercado para o tema dos materiais e produtos para uma construção sustentável e as medidas e políticas que promovem o consumo de materiais e produtos que acarretem um impacte o mais baixo possível, ao longo do seu ciclo de vida. Assim sendo, permite perceber o potencial de mercado para a solução construtiva em BTC Diagnóstico da construção em Portugal A indústria da construção em Portugal, à semelhança do que sucede noutros países tem um peso muito significativo na economia nacional. Atualmente, representa cerca de 5% do PIB e 9% da empregabilidade existente. Para se realizar um diagnóstico da construção em Portugal, é necessário ter em conta a descrição das principais características dos edifícios existentes. Assim, recorreu-se à análise dos Censos de 2011, realizados pelo INE. Tornou-se evidente, nesta análise, que uma parte significativa dos edifícios foram construídos recentemente, visto que, 63% dos edifícios foram construídos após 1970, como pode ser observável na Figura

94 Avaliação do potencial económico de implementação da construção em BTC Figura 5.1: Número de edifícios clássicos segundo a época de construção do edifício 2011 (INE, Censos 2011) Estruturalmente, em Portugal, predominam os edifícios construídos com estrutura de betão armado ou paredes de alvenaria com placa. Estas últimas englobam todas as paredes que suportam os pisos, sendo que, 49% corresponde a estruturas de betão armado e 32% corresponde a paredes de alvenaria com placa. Esta situação pode ser observável de forma mais pormenorizada na Figura 5.2 (INE, Censos 2011). Figura 5.2: Número de edifícios clássicos segundo a época de construção do edifício 2011 (INE, Censos 2011) Verifica-se, que ao longo de todas as regiões de Portugal, os edifícios têm maioritariamente uma estrutura em betão armado, sendo que a proporção pode variar entre 25% e 76%. Já o 76

95 Capítulo 5 Análise do potencial de mercado do BTC adobe, sendo uma solução em terra, está predominantemente representado nas regiões do Alentejo como se pode observar na Figura 5.3. Figura 5.3: Distribuição de edifícios clássicos segundo o tipo de estrutura de construção, por NUTS III, 2011 (INE, Censos 2011) Na Figura 5.4 pode ser observado o tipo de estrutura e época de construção do edifício. Após a análise do gráfico é possível afirmar que, nos edifícios construídos entre 1919 e 1980, verificouse um aumento progressivo e acentuado da estrutura de betão armado, passando de 17% nos edifícios construídos entre 1919 e 1945 para 54,2% nos edifícios construídos entre 1971 e Em contrapartida, a proporção de edifícios com alvenaria sem placa ou com paredes de alvenaria de pedra solta, adobe diminuiu acentuadamente, passando de 18,7% nos edifícios construídos entre 1919 e 1945 para ser quase residual (1,4%) nos edifícios construídos entre 77

96 Avaliação do potencial económico de implementação da construção em BTC 1971 e Os edifícios anteriores a 1919 destacaram-se por terem na quase totalidade (97,6%) uma estrutura com paredes de alvenaria de pedra solta ou de adobe. Figura 5.4: Distribuição de edifícios clássicos segundo o tipo de estrutura de construção, por época de construção do edifício, 2011 (INE, Censos 2011) A empresa Saint-Gobain Weber Portugal, no encontro de Fabricantes Leca Bloco em 2013, referiu que no ano de 2012, a quantidade construída de parede em alvenaria atingiu uma área de cerca de m 2, sendo que m 2 corresponde a paredes exteriores e m 2 é referente a paredes interiores. Nas alvenarias, o material mais utilizado na construção de paredes exteriores e interiores, em edifícios, é o tijolo cerâmico, representando cerca de 50% dos elementos utilizados nas paredes exteriores até aos dias de hoje. No entanto, a adoção de soluções não tradicionais tem vindo a aumentar progressivamente, particularmente no que se refere à utilização de blocos de betão de inertes correntes, de inertes leves (argila expandida) e celular. A adoção deste tipo de material não tradicional, seja em blocos furados ou em blocos de betão celular, representa atualmente mais de 20% dos materiais utilizados em paredes exteriores. Um outro tipo de construção, que atualmente representa um maior interesse no mercado da construção civil, em Portugal, é a construção em terra crua, pois encontra-se presente num vasto património. Este tipo de construções e as suas técnicas de construção podem encontra-se ao longo de todo o país. 78