PLACAS PRÉ-MOLDADAS COM TETRAPAK E SISTEMA MODULAR: UMA ALTERNATIVA SUSTENTÁVEL NA CONSTRUÇÃO CIVIL

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1 PLACAS PRÉ-MOLDADAS COM TETRAPAK E SISTEMA MODULAR: UMA ALTERNATIVA SUSTENTÁVEL NA CONSTRUÇÃO CIVIL Nathiara Catharina Primo Nunes, nathiara@hotmail.com Daniely Apª Machado da Silva, daniely.am.silva@hotmail.com Prof. Dr. Luis Antonio P. Ferreira de Brito Prof. Manoel Carlos de Carvalho Universidade de Taubaté, Departamento de Arquitetura, Praça Félix Guisard, Taubaté SP, arq@unitau.br Resumo- A indústria da construção civil, devido a sua grande influência nas atividades econômicas, é responsável pelo consumo de matéria-prima não renovável em grande escala sendo, portanto parte fundamental para que se consiga um desenvolvimento sustentável. Os materiais reciclados surgem como opção para a preservação destes recursos. O sistema modular também se adapta as necessidades da construção sustentável já que seu processo construtivo resulta na racionalização da obra reduzindo perdas, custos facilitando a inserção do material no mercado. O objetivo deste trabalho é desenvolver um sistema construtivo modular produzido com placas de argamassa de cimento e caixas recicladas tetrapak. Foi desenvolvida uma proposta de planta padrão para uma residência com 45m2 onde as vedações e divisórias internas são moduladas e construídas por placas pré-fabricadas de dimensões padronizadas. Estas placas foram produzidas com duas espessuras diferentes de maneira que se pudesse avaliar sua massa final e resistência a compressão. Os resultados obtidos foram comparados com NBR 6136 (2008) Blocos vazados de concreto simples para alvenaria - Requisitos. Um modelo de edificação foi construído neste sistema de maneira que se pudesse avaliar sua durabilidade, resistência as intempéries e conforto ambiental. Palavras-chave: Material reciclado, sistema modular e edificação popular. Área do Conhecimento: Arquitetura e Urbanismo Introdução A construção civil, parte inseparável do desenvolvimento que gera bens e produz a infraestrutura necessária para diversas atividades econômicas, é uma das atividades que mais consomem recursos naturais, dependendo da extração de matérias-primas naturais (areia, argila, madeira, aço e rochas) com excessivos gastos de energia e desperdício de materiais, produzindo montanhas de resíduos (argamassa, areia, cerâmicas, concretos, madeira, metais, papéis, plásticos, pedras, tijolos, tintas). Esta situação encontrou um empecilho favorável ao meio ambiente já que em julho de 2004, de acordo com a Resolução 307 do Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA, 2002), as prefeituras estão proibidas de receber os resíduos de construção e demolição em aterros sanitários. Outros materiais não ligados a construção civil também causam um impacto na qualidade de vida das cidades. Garrafas plásticas em geral (pets), pneus de automóveis, caixas tetrapak são resíduos que ainda não possuem uma indústria de reciclagem desenvolvida. Para minimizar estes problemas a indústria da construção deve fechar seu ciclo produtivo de tal forma que reduza a saída de resíduos e o consumo de matéria-prima não renovável. O resíduo deve ser encarado não como o fim do ciclo de consumo, mas como o início de um novo ciclo (COSTA, 1998). Este processo e conceito, de uma forma geral, aproximam a construção civil do desenvolvimento sustentável (ÂNGULO; ZORDAN; JHON, 2000). Os materiais alternativos surgem com o conceito do reaproveitamento e recuperação de recursos do fluxo de resíduos e, conseqüentemente visa reduzir o impacto causado no ambiente. Porém esses materiais não podem deixar de ser analisados sob a ótica ambiental, averiguando o impacto dos produtos em seu processo de fabricação, devendo ser verificada a quantidade disponível da matéria prima a ser utilizada, se é suficiente para justificar o desenvolvimento de sistemas de manuseio, processamento e transporte; as distâncias de transporte envolvidas devem ser competitivas com os materiais convencionais; o material não deve ser potencialmente nocivo durante a construção ou posteriormente à sua incorporação na estrutura (ESTRELLA, 1996). Uma forma de atingir os objetivos da construção sustentável é buscar a racionalização e a ordenação da construção civil na fabricação dos componentes, no projeto, na execução da obra e mais tarde, na manutenção. No processo 1

2 da construção civil, o projeto arquitetônico se torna um dos fatores principais para a racionalização de uma obra. O sistema de coordenação modular favorece essa racionalização, pois o uso da coordenação modular de 10 cm traz redução de custos em várias etapas do processo construtivo devido à otimização do uso da matéria-prima, à agilidade que confere no processo de projeto ou compra dos componentes, ao aumento da produtividade e à diminuição dos desperdícios e das perdas (GREVEN; BALDAUF, 2007). Assim a junção dos conceitos de projeto modular, préfabricação, e materiais reciclados reduzem a geração de resíduos na construção civil, diminuindo o custo de construção das edificações e evitando que haja um passivo ambiental crescente. Um protótipo foi idealizado a partir do sistema construtivo modular materializado com o uso de argamassa de cimento areia e brita, junto com um resíduo. O resíduo escolhido para ser parte fundamental deste trabalho é a caixa tetrapak, resíduo que gera um grande problema ambiental devido sua composição multifoliada que dificulta a sua decomposição, reciclagem e reprocessamento, gerando uma abundante aglomeração de material sem função após o seu uso. Com essa proposta a caixa tetrapak recebe um destino diferente, se torna matéria-prima, sendo o elemento fundamental que dá ao painel sua forma cuja configuração estrutural demanda a utilização da caixa-molde na vertical. Seu peso é amenizado e ainda confere propriedades de isolamento térmico e acústico além da redução do custo final de produção (MACIEL; CECÍLIA; NEUENSHWANDER, 2004). Desenvolver e testar um sistema construtivo pré-fabricado modular com material reciclado, que segue um conceito onde se busca o menor impacto ambiental, se torna o objetivo do trabalho, para assim verificar sua inserção em sistemas de autoconstrução monitorada Mutirão. Metodologia Foi desenvolvida uma proposta de uma planta padrão de uma residência popular com 45m2, com o sistema construtivo de placas moldadas in loco, com dimensões padronizadas e moduladas de acordo com as necessidades das paredes de vedação e das divisórias internas. Neste constavam a fundação, a distribuição dos espaços, a localização e dimensão das placas em função das esquadrias e projetos elétricos e hidráulicos, de modo que se reduzissem improvisações, a geração de entulho e o consumo de matéria prima. A partir desta pesquisa e projeto desenvolvido, um protótipo foi construído no laboratório de obras do Departamento de Arquitetura da Universidade de Taubaté. Para a elaboração das placas, as caixas tetrapak foram coletadas por alunos da Universidade de Taubaté, o que estimulou a conscientização da importância da reciclagem. Na coleta foram prezados os modelos de tamanho 7,2x7,2x20,5 cm e de 16,5x9,5x6 cm, correspondentes a modulação proposta. A higienização foi realizada com água e sabão e a secagem em temperatura ambiente. Após o armazenamento da quantia necessária para a realização dos ensaios, as caixas foram lacradas com fita isolante na parte onde possuem abertura, pois assim mantêm sua resistência mecânica evitando deformações. Na elaboração do protótipo foram produzidas 7 amostras com duas espessuras diferentes, em uma forma de madeira com dimensão de 60x60x10 cm e outra com 60x60x8 cm. As caixas tetrapak foram distribuídas na forma de modo que tivessem espaçamento máximo de 0,5 cm entre si, espaçamento que foi conseguido com o auxilio de espaçadores de madeira, e 1 e 2 cm nas bordas para a placa de 8 e 10 cm de espessura respectivamente, tornando a placa leve e ao mesmo tempo resistente. O traço utilizado nas placas foi de 1:2:3 conforme dados da Tabela 1, tomando o cuidado de utilizar Brita 0 no concreto para que todos os espaçamento fossem devidamente preenchidos. Nas duas faces do molde foram colocadas telas metálicas de arame fino, fixadas nas caixas tetrapak com arame recozido liso - BWG18 (KG), de modo que melhorasse a aderência da argamassa às caixas e aumentasse sua resistência. As placas foram elaboradas em duas espessuras diferentes de modo a possibilitar uma analise criteriosa através dos ensaios em laboratório que definem sua massa final e resistência a compressão. Tabela 1 Traço utilizado para a confecção das placas PESO PARA MATERIAL MISTURA Traço: 1:2:3 Cimento CPII kg Areia Média 0,036 m³ Brita 0 0,036 m³ Água No seu processo de fabricação, a primeira etapa consistiu em aplicar na forma de madeira uma camada de óleo para facilitar o momento de desenformar. Posteriormente, uma camada de 5cm de concreto foi despejado e regularizado com uma trolha e as caixas tetrapak, devidamente posicionadas e fixadas pela tela de arame, foram encaixadas no molde. Outra camada de concreto foi lançada no molde, com os espaçamentos entre 2

3 caixas devidamente preenchidos, com auxilio de espátulas de aço e vibrador para evitar bolhas de ar na placa. O teste de resistência foi realizado em uma Máquina Universal de Ensaios, tipo eletrohidráulica com capacidade máxima de Kgf do Laboratório de Construção Civil do Departamento de Engenharia Civil da UNITAU após 28 dias de cura da placa. Foram testados 3 placas de cada modelo com dimensões de 60x60x8cm e 60x60x10cm, mais 1 placa de 60x60x10cm rompida no sentido inverso, totalizando em 7 ensaios. Os resultados obtidos foram comparados com a NBR 6136 (2008). Resultados Um projeto foi elaborado para o emprego das placas de tetrapak, a fim de atingir a racionalização na construção. A Figura 1 representa a planta baixa desenvolvida, a Figura 2 o corte transversal e a Figura 3 a vista da fachada da edificação. Figura 3 Fachada Frontal Disposição das placas pré-moldadas A Figura 4 ilustra o posicionamento das caixas tetrapak com a tela de arame antes de serem colocadas na forma de madeira. A Figura 5 ilustra as caixas já posicionadas na forma sobre uma camada de argamassa, os espaçadores e o lançamento da argamassa restante. Figura 4 Caixas tetrapak envoltas na tela de arame antes de serem posicionadas na forma Figura 1 Planta Baixa do projeto desenvolvido Figura 5 Lançamento da argamassa Figura 2 Corte transversal do projeto desenvolvido A Figura 6 ilustra a placa após 28 dias de cura da argamassa durante o ensaio de resistência a compressão. Os resultados entre as 3 amostras estão na Tabela 2. 3

4 A mudança no posicionamento das caixas tetrapak interferiu no resultado, como mostra a Tabela 4, onde a placa foi posicionada na máquina de ensaio de modo que a carga fosse aplicada transversalmente ao caminho das forças. Tabela 4 Resultado obtido com as placas testadas transversalmente CARGA DE TENSÃO DIMENSÃO PESO MÁXIMA 60x60x10cm 51 kg 2208kgf 0,4 MPa Figura 6 Teste de resistência após 28 dias de cura, da placa de dimensão de 60x60x10cm Tabela 2 Resultados obtidos no rompimento das placas CARGA TENSÃO DIMENSÃO MASSA DE ENSAIO (cm) (Kg) 1 (MPa) (Kgf) 60x60x10 41, ,5 MPa ENSAIO 2 NBR 6136 DIMENSÃO MASSA (Kg) CARGA DE (Kgf) TENSÃO (MPa) 60x60x8 25, ,8 MPa CARGA TENSÃO MASSA DE DIMENSÃO (Kg) (MPa) (Kgf) 9x39x19 7,95 2,5 MPa O resultado obtido de 0,4 MPa, demonstra uma redução de 3,1 MPa em sua resistência, denunciando assim, que o posicionamento das caixas tetrapak também influem na sua capacidade de resistir cargas. As placas obtidas possuem interior oco, protegido pela película interna de alumínio presente na caixa tetrapak, conforme esquema da figura 8. Isso diminui a passagem de calor por radiação e o bolsão de ar interno da placa, diminui a passagem de calor por condução aumentando a resistência térmica das vedações, atenuando oscilações de temperatura no ambiente. Nos resultados apresentados na Tabela 2, as caixas de tetrapak estavam posicionadas conforme ilustra a Figura 7 facilitando o caminho das forças. Figura 8 Esquema da transmissão de calor nas placas propostas O acabamento da placa finalizada promove uma parede lisa que dispensa emboço e reboco. O custo final das placas é de aproximadamente R$ 4,00. Em uma placa de 60x60cm foram reutilizadas 19 caixas tetrapak, sendo que para a construção de uma residência de 45m² o número é de aproximadamente 5000 unidades. Discussão Figura 7 Posicionamento das caixas tetrapak para facilitar o caminho das forças Pelos resultados apresentados anteriormente, nota-se que com a diminuição de 2 cm na espessura final da placa, há uma grande redução no peso e na resistência à compressão, com uma 4

5 variação de 1,7 MPa. Desta maneira, fica evidente que as placas de 8 cm de espessura não atendem (1,8 MPa) à resistência mínima sugerida [9] de (2,5 MPa), indicando um caminho que possibilita reduzir sua massa. A mesma tendência acontece com a disposição das caixas tetrapak nas placas, indicando que sua utilização de modo transversal reduz consideravelmente a resistência à compressão, sendo ela quase nula. No quesito do conforto ambiental, nota-se que os resultados foram satisfatórios quanto ao equilíbrio térmico interno, alcançado devido às propriedades físicas das caixas tetrapak. Contudo, seria relevante um estudo quantitativo que descreva tais características com precisão. Conclusão Para se atingir a sustentabilidade na construção civil é preciso empregar os conceitos de reciclagem e sistema modular de forma unificada visando o menor impacto no ambiente. O material alternativo desenvolvido se enquadra nos aspectos da questão ambiental por proporcionar um novo uso para toneladas de caixas tetrapak, que antes tinham como destino os aterros sanitários e depósitos de entulho. Cada residência de 45m² construída retira 5000 unidades do meio ambiente. Os testes realizados mostram que as placas têm resistência mecânica para serem aplicadas em construções de pequeno porte, como vedação. O alcance da matéria-prima e a fácil execução possibilitam que o processo de construção adote um sistema semi-industrializado, com participação da população interessada em esquema de autoconstrução orientada Mutirão na vedação dos ambientes das unidades, e ainda pode apresentar todo o processo participativo, em regime de mutirão inclusive na fabricação de montagem dos painéis. Neste caso, podem ser fornecidas as formas e as telas de armadura, e a concretagem, desforma e montagem podem ser orientadas por profissional coordenador no canteiro de obras. Importante ressaltar que o projeto arquitetônico tem grande responsabilidade para que o sistema funcione sem desperdícios de material, tempo e custo. Sob a ótica da sustentabilidade, a utilização do sistema modular de construção, traz melhor aproveitamento dos componentes construtivos, conseqüentemente, aperfeiçoa o consumo de matérias-primas não renováveis, de energia para produção desses componentes e das sobras, em função dos inúmeros cortes que sofrem na etapa de construção, possibilita também, a individualização e ao mesmo tempo um projeto e uma produção com baixos níveis de perda e custos. O sistema construtivo ainda confere conforto ambiental para a residência, devido à resistência térmica que a película de alumínio da caixa tetrapak proporciona, pois diminui a passagem de calor por radiação e o bolsão de ar característico no interior da placa, diminui a passagem de calor por condução. Referências -ÂNGULO, S. C.; ZORDAN, S. E.; JOHN,V. M. Desenvolvimento Sustentável e a Reciclagem de Resíduos na Construção Civil, ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT). NBR 6136: Blocos vazados de concreto simples para alvenaria - Requisitos. Rio de Janeiro, BRASIL. Ministério do Meio Ambiente; Resolução n. 307, de 5 de julho de Diretrizes, critérios e procedimentos para a gestão dos resíduos da construção civil - CONAMA, Disponível em: Acesso em: 25 maio de COSTA, C. E. Incorporação de rejeitos na indústria cerâmica. Qualidade na construção, n. 12, ano II. São Paulo: SindusCon, p DI PIETRO, J. E. Critérios para otimização da produção e controle de qualidade para elementos pré-fabricados em concreto. XXII Encontro Nacional de Engenharia de Produção, Curitiba PR, ESTRELLA, S. P. Diagnóstico de resíduos sólidos industriais em Santa Catarina - Perspectivas de uso na construção civil. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Universidade Federal de Santa Catarina. Florianópolis: UFSC, GREVEN H. A.; BALDAUF A. S. F. Coleção Habitare - Introdução à Coordenação Modular da Construção no Brasil - Uma Abordagem Atualizada. São Paulo, Disponível em: Acesso em 22 de maio de JOHN, V. M.; - Reciclagem de resíduos sólidos domésticos. São Paulo - SP Seminário EP- USP/ PCC. -JOHN, V. M. Reciclagem de resíduos na construção civil contribuição à metodologia de pesquisa e desenvolvimento. São Paulo, p. Tese (livre docência) Escola Politécnica, Universidade de São Paulo. 5

6 -MACIEL, C. A.; CECÍLIA B. S.; NEUENSHWANDER R. Programa de Arrendamento Residencial, Menção Honrosa Premio Caixa/IAB, MEHTA, P. Kumar; MONTEIRO, Paulo J. - Concreto: Estrutura, Propriedades e Materiais; Pini, São Paulo, p PINTO, T. P. Metodologia para a gestão diferenciada de resíduos sólidos da construção urbana f. Tese (Doutorado) Escola Politécnica, Universidade de São Paulo, São Paulo, TOKUDOME, M. A sustentabilidade da indústria de pré-fabricados. 1 Encontro Nacional de Pesquisa-Projeto-Produção em Concreto prémoldado. São Carlos,