O DESIGN DAS CONSTRUÇÕES INDUSTRIALIZADA EM MADEIRA

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1 O DESIGN DAS CONSTRUÇÕES INDUSTRIALIZADA EM MADEIRA Célia Regina Moretti Meirelles, Doutor, Engenheiro, professor do curso de Arquitetura e Urbanismo da Universidade Presbiteriana Mackenzie. Silvio Stefanini Sant Anna, Mestre, Arquiteto, professor do curso de Arquitetura e Urbanismo da Universidade Presbiteriana Mackenzie Mario Lasar Segall, Mestre, Arquiteto, professor do curso de Arquitetura e Urbanismo da Universidade Presbiteriana Mackenzie Henrique Dinis, Doutor, Engenheiro, professor do curso de Arquitetura e Urbanismo da Universidade Presbiteriana Mackenzie Resumo Tiago Azzi Collet e Silva, Aluno de graduação curso de Arquitetura e Urbanismo Ingrid Oliveira Morais Silva. Aluno de graduação curso de Arquitetura e Urbanismo O presente trabalho discute as interfaces o projeto arquitetônico e processos construtivos para a produção da habitação. A pesquisa aborda as construções industrializadas que aplicam conceitos de construções transformáveis, transportáveis, e reutilizáveis. Os condicionantes da agenda 21 conduzem a busca de processos construtivos racionais, com menor consumo de C02 e de construções com um maior ciclo de vida. A pesquisa apresenta exemplos de projetos referenciais em madeira na Áustria e discute as técnicas construtivas para construções de pequenos módulos. A pesquisa identificou nas últimas décadas ocorreu uma grande evolução tecnológica na produção da construção de madeira em função do desenvolvimento da madeira laminada e de processos de produção ligados a tecnologia digital retornando em qualidade e precisão na a produção da habitação em madeira. Palavras chave: madeira, habitação, pré-fabricação. Abstract This paper discusses the architectural design of the interfaces and construction processes for the production of housing. The research addresses the construction of industrial buildings applying concepts transformable, transportable, and reusable. The constraints of Agenda 21 leading the search for rational construction processes, with lower consumption of C02 and buildings with a greater life cycle. The study presents examples of projects in wood frames in Austria and discusses the construction technique for building small modules. The research identified in the last decades there has been a major technological development in the production of wood construction in light of

2 the development of laminated wood and production processes related to digital technology back in quality and precision in the production of wooden housing. Keywords: wood, housing, prefabrication. Introdução A partir da década de 1970, com a crise do petróleo, os pesquisadores começaram a dar maior atenção às questões extrativistas dos recursos naturais. Os processos construtivos foram considerados responsáveis pelo esgotamento de grande parte das reservas naturais, consumirem grande quantidade de energia, produzir grandes quantidades de C02. A arquitetura considera como referência fundamental o respeito pelo meio ambiente. As ações para diminuir este impacto passam por minimizar a quantidade de materiais que utilizamos no processo construtivo, aumentar ciclo de vida da construção com reuso ou reciclagem. A agenda 21 que ocorreu no Rio de janeiro em 1992 apontou para a aplicação da madeira na construção como um fator relevante para o desenvolvimento sustentável. Políticas de incentivo ao uso da madeira e bambu foram implantadas na Europa e no Brasil. Segundo Gauzin-Muller (2005)..aumentar o uso da madeira na construção dos edifícios promove uma iniciativa direta para a diminuição do efeito estufa, pois se diminuiria a quantidade de CO2 emitida... (GAUZIN-MULLER, 2005) A madeira é material especial pois tem sua fonte de matéria prima renovável, gasta a menor energia embutida para a sua produção e apresenta um menor peso especifico, quando comparada ao aço e ao concreto. O aproveitamento racional da madeira é um bom exemplo dos benefícios proporcionados pela nova cultura da construção sustentável. Nos métodos convencionais uma grande parcela da produção de madeira brasileira é absorvida de forma desequilibrada. Em geral a madeira é aplicada para executar estruturas e fundações, e é quase sempre subutilizada e acaba descartada antes do tempo minimamente razoável. Dados do Imazon demonstram que no estado de São Paulo, 70% da madeira utilizada na construção civil convencional são para uso estrutural, dos quais 28% são para aplicações em formas e escoramento.(sobral et al, 2002) Em obras de pequeno e médio porte a madeira tecnologicamente produzida poderia cumprir importante papel nas construções habitacionais. Por se tratar de matéria natural, de fácil manuseio, ela pode gerar possibilidades espaciais inusitadas e diferentes, com possibilidades sensoriais. Infelizmente, devido à grande cultura das construções em alvenaria e concreto armado, na sociedade Brasileira, seu uso na construção civil tem se limitado a alguns exemplos arquitetônicos de grande relevância em locais isolados ou regiões praianas.

3 Apesar de cada vez mais difundidos, os conceitos da construção sustentável ainda são pouco absorvidos nas esferas de produção da habitação, como o processo construtivo chamado de construção seca, originário de processos construtivos dos Estados Unidos, onde é chamado de steel-frame ou wood-frame. Os sistemas leves têm como característica fundamental uma inversão do conceito de construção do edifício. Este passa a ser entendido simplesmente como montagem. Simplificando o processo projetual. Os processos de construção a seco promovem algumas facilidades, entre elas a ausência de sobras ou desperdícios. Não utiliza argamassa de cimento, areia e água, nem mão-de-obra desqualificada. Em nossa sociedade, fatores culturais impedem a rápida difusão de sistemas construtivos alternativos para superar as necessidades atuais. As eficientes casas modulares ainda não participam do repertório de consumo dos habitantes urbanos, com a mesma intensidade dos automóveis. No Brasil a falta de aceitação das construções em madeira está ligada diretamente à falta de desenvolvimento industrial e tecnológico, através do qual se produzirá elementos e componentes da construção pré-fabricados de alta qualidade. Não é difícil imaginar processos modulares de produção industrial que resultassem em casas diferenciadas, com opções de acabamento e adaptações a necessidades individuais. O procedimento está sendo impedido ou retardado por questões de cultura que ainda hoje exercem forte influência nas sociedades urbanas. As limitações, contudo, tendem a mudar, principalmente diante das preocupações que a sustentabilidade vem transmitindo aos meios acadêmicos. Estes têm por obrigação difundir tais idéias e estabelecer formas concretas de prospecção arquitetônica, utilizando as novas tecnologias disponíveis para criar meios de aceitação dessa arquitetura na sociedade. Sistemas construtivos em madeira O sistema de pilares e vigas conhecido como sistema de trama pesado, é uma das técnicas mais antigas de construção do mundo, aplicado nas mais diferentes construções. Este sistema apresenta uma alta eficiência estrutural, tendo em vista que a madeira resiste bem à flexão e apresenta uma alta resistência quando o esforço ocorre paralelo à fibra. Na antiguidade não se dispunha de materiais que cumprissem esta condição com tal eficiência, a madeira era única. Devido à leveza da madeira, o sistema sempre foi mais utilizado em locais isolados, em áreas rurais, regiões praianas, em locais de difícil acesso, onde não era preciso ter equipamentos especiais para erguer construção. As construções em madeira em países como Estados Unidos, Canadá, Finlândia, etc. passaram por um processo evolutivo muito diferente do Brasil, surgindo a partir deste, uma indústria de componentes voltadas para a madeira. O processo de construção em madeira mais utilizado por

4 eles é o sistema leve ou, entramado leve, também chamado de Wood Frame. As suas principais características são a simplicidade construtiva e rapidez de execução. A estrutura, nos sistemas tipo leve, não é hierarquizada pelo sistema de pilares e vigas, mas trata-se de um entramado leve composto de inúmeras peças de pequenas dimensões, formando paredes e pisos. O edifício trabalha como uma estrutura espacial onde as paredes da construção funcionam como estrutura portante, transmitindo o carregamento para a fundação. (KRAMBECK, 2006) Na Europa o desenvolvimento da indústria da madeira laminada propiciou um grande avanço no desenvolvimento da indústria e componentes para a construção civil permitindo diferentes composições e possibilidades inusitadas. Atualmente um dos países que mais se destacam na fabricação da madeira laminada é a Áustria, entre eles está o arquiteto Hermann Kaufman aplica a madeira laminada com projetos diferenciados, apresentando um alto nível de precisão e tecnologia. Construção a seco e industrialização O conceito de construção seca traz em si a definição de uma obra produzida com menor número de resíduos possíveis e recortes deixados pela obra, assim como o menor número de tarefas executadas no local da edificação finalizada. Walter Gropius foi um dos principais mentores da construção industrializada, em 1930 nos Estudos Unidos, propõe um sistema de produção industrial para construção de casas. Gropius acreditava que a produção em série de casas préfabricadas em madeira tem uma série de vantagens sobre processos convencionais, pois ocorre...dentro de fábricas especializadas, em partes separadas e passíveis de serem produzidas em série para que possibilite apenas serem montadas em loco. Esse tipo de construção pré-fabricada e industrializada, além de poder contribuir com o barateamento das edificações, traz também como vantagem uma maior independência dos problemas que podem ocorrer por ocasião da execução, em comparação com o processo convencionais em concreto, que dependem da secagem dos elementos da construção, das argamassas, etc., para o andamento da obra. Também deve ser levado em conta o ganho de qualidade em relação à precisão de medidas e encaixes, que dispensam ajustes no local, reduzindo o tempo de montagem no canteiro. (GROPIUS, 2004) A partir de 1980 com o surgimento das tecnologias de controles digital arquitetos e engenheiros que trabalham no desenvolvimento da madeira estão resgatando os conceitos aplicados por Gropius de construção modular, buscando através da racionalização otimizar os custos e melhorar a produção. A tecnologia digital permitirá uma grande precisão dos componentes, permitindo até mesmo aplicar os sistemas por encaixe e que o projeto possa ser reutilizado, montado e desmontado. Cada fabricante busca identificar e até mesmo patentear os processos construtivos, classificados como abertos ou fechados. Os sistemas abertos permitem a composição de elementos gerando

5 inúmeras possibilidades e composições arquitetônicas. Quando todos os componentes estruturais e de vedação forem produzidos na usina, o protótipo da construção sai praticamente pronto da indústria, sendo transportado e montado no local. Este sistema é chamado de sistema fechado. Neste processo é considerado também casos de módulos que podem ser acoplados no local formando o todo da construção, diversos módulos que juntos formam a edificação. Normalmente neste tipo de sistema construtivo, a obra industrializada pode ser inserida em qualquer região desejada. Os sistemas fechados não permitem alterações significativas no projeto. (ARBOCENTRE 2006) As industrias de transformação da madeira produz hoje diferentes tipos de painéis voltados para a construção, painéis de fechamento, painéis aglomerados, laminados, painéis OSB, etc. Entretanto, a industrialização e a padronização dos painéis apresentam divergências no que diz respeito à modulação. Cada fabricante desenvolve uma medida modular conveniente ao seu processo de fabricação, sendo este fato um dos principais pontos de conflito existente para um maior desenvolvimento da indústria das construções em madeira no Brasil Exemplos referenciais O sistema de Habitação KNF foi criado Johannes Kaufmann para produção de habitações unifamiliares, com um alto grau de pré-fabricação, concebido com a intenção de ser um sistema modulado, rápido de montar. A figura 1 mostra o sistema composto pilares e vigas com vedações em painéis industrializados. Os sistema apresenta 24 tipos de painéis totalmente pré-fabricados na industria e apenas instalados no local cada painel com um design diferente. O sistema pode ser classificado como aberto. Figura 1: Sistema KNF Fonte: HOLZBAU (2003)

6 Cada painel apresenta aberturas e composições de fachadas diferenciados em função do projeto e anseios do morador. As etapas de montagem são fundações em concreto, pilares, vigas principais, entrepiso formando a estrutura de piso, fechamentos e cobertura. Como os painéis de fechamento recebe o revestimento final e acabamento na fabrica minimizando as funções no canteiro. Edifício Plurifamiliar em Dornbirn O edifício plurifamiliar em Dornbirn, na Áustria, é um é um projeto referêncial em termos dos processos construtivos associados aos conceitos pré-fabricação e sustentabilidade. (GAUZIN- MULLER, 2005) O edificio de 3 andares foi projetado e construído em madeira laminada, seu processo construtivo é referencial pois busca ao máximo aplicar os conceitos de construção a seco, reduzindo as tarefas executadas no canteiro de obra e a produção de resíduos. O edifício e seu processo construtivo foram projetados pelo arquiteto Hermann Kaufmann. A figura 2 mostra as vistas externas do edifico de 3 andares. Figura 2: Edifício plurifamiliar em Dornbirn Fonte: GAUZIN-MULLER (2005) O sistema estrutural é definido por uma trama modular de 2,40m x 4,80m, com pilares de dimensões 16x16 cm de madeira laminada, ligados de forma flexivel a plataforma de piso e associados a painéis verticais rigidos posicionados estratégicamento de forma a permitir a estabilidade do conjunto. O processo construtivo chamado de K-Multibox tem como princípio a associação de pilares a elementos pré-fabricados e industrializados, como por exemplo a plataforma de piso, os painéis de fechamento e o modulo de banheiro. Os fechamentos verticais são formados por seis tipos de painéis totalmente pré-fabricados na industria e apenas instalados no local, um painel cego, um painel com porta, um painel com janela, um painel de

7 extremidade, e um painel rigido. As áreas úmidas, cozinha e banheiros são totalmente préfabricadas na indústria como ilustrado na figura 3. O revestimento na fachada de madeira garante a durabilidade da construção. Figura 3: a) Painel pré-fabricado. b) Painel rígido. c) Módulo banheiro. Fonte: HOLZBAU (2003) Com o emprego do sistema K-Multibox desenvolvido por Kaufmann a construção do conjunto de edificios apresentou um tempo de montagem de apenas 4 meses e meio, demonstrando o potencial dos processos pré-fabricados e industrializado em madeira Espaços Mínimos e Transportáveis Dentro da proposta de espaços mínimos e transportáveis Kaufmann produziu dois protótipos chamados de SU-SI e Fred, construídos totalmente em madeira e seus derivados. A meticulosa execução de ambos reflete uma relação especial com este material. SU-SI e Fred são unidades estruturais autoportantes fabricadas na indústria e posteriormente transportadas por caminhões. O sistema é um sistema fechado. Os módulos podem abrigar diversas funções como a extensão da moradia, casa de férias, estúdio, anexo de oficinas. O módulo SU-SI tem dimensões 3 a 4,5 metros de largura, comprimento de 6 a 14 metros, sua fabricação na industria demora 5 semanas e a instalação 5 horas. Projetos como protótipo SU-SI e o Fred, são exemplos da industrialização total da construção. O protótipo Fred tem as dimensões de um espaço mínimo e temporal. (SCHNEIDER, 2005) O módulo conhecido como Fred (Figuras 4) é uma unidade de habitação, com uma pequena cozinha e banheiro é composto de duas caixas, inseridas uma dentro da outra, que formam um volume compacto de dimensões 3,00 x 3,00 x 3,00 sendo tranportado com

8 facilidade sobre um caminhão. No local de implantação o modulo aumenta de tamanho e alcança um espaço de 18 metros quadrados. ( TECTONICA, 2005) Figura 4 Módulo Fred, na Áustria Fonte: SCHNEIDER, 2005 O Hotel Post em Zubau, na Áustria (Figura 4) é um edificio muito representativo quando falamos de construções com altíssimo grau de industrialização. Isso ocorre devido ao fato do edifício ter sido construído em módulos de dimensões do quarto do hotel. Foram construídos cinco módulos de dimensões de 7,50 x 4,00 m, pré-fabricados em madeira e justapostos, sendo que cada módulo representa um dormitório do hotel. O prédio foi construído na fábrica em quatro semanas, e em apenas dois dias, foi montado no local. A montagem em um tempo tão curto, desmonstra a viabilidade do processo industrializado, sua flexibilidade no projeto. Todos os móveis e pisos são de madeira, fora o piso do banheiro, que é revestido de fibra de vidro. (SCHNEIDER, 2005) Figura 5: Hotel Post em Zubau, na Áustria Fonte: SCHNEIDER,2005.

9 Conclusão A pesquisa identificou que o desenvolvimento da madeira na Europa e Estados Unidos nos últimos quinze anos sofreu um novo impulso, devido às propostas da agenda 21 (1992), que indicaram as construções em madeira como uma das principais formas de fixação do carbono. Este desenvolvimento ocorreu com a criação de diversos órgãos de pesquisa para o desenvolvimento das construções em madeira, a criação de cursos a exemplo da Ecole Supérieure du Bois na França, e com os processos industrializados de exploração do recurso. Surgiram indústrias de transformação da madeira que produzem diferentes tipos de painéis de fechamento, com grandes painéis aglomerados, laminados, painéis OSB, etc. Entretanto, a industrialização e a padronização dos componentes da construção civil ainda apresentam divergências no que diz respeito à modulação. Cada fabricante desenvolve para sua produção, uma medida modular conveniente ao seu processo de fabricação, sendo este fato um dos principais pontos de conflito existente para um maior desenvolvimento da indústria das construções pré-fabricadas. A pesquisa identificou nas ultimas décadas ocorreu uma grande evolução tecnológica na produção da construção de madeira em função de processos de produção ligados a tecnologia digital, retornando qualidade e precisão na a produção da habitação em madeira. Os exemplos discutidos mostram o potencial de aplicação da madeira na construção civil e na construção industrializada, em especial os projetos do arquiteto Hermann Kaufmann que fogem dos esteriótipos negativos ligados a madeira e demosntram a importância dos estudos dos processos construtivos como um todo. REFERÊNCIAS ARBOCENTRE. La préfabrication de modules tridimensionnels à structure bois. Paris: ARBOCENTRE, Disponível em < prefab. tridimens.bois.pdf> Acesso em: 27.jan.2009 FERREIRA, O. P.; ZENIDE, G. Madeira: Uso Sustentável na Construção Civil. São Paulo: IPT/ Sinduscon, GAUZIN-MÜLLER, D. Arquitectura Ecológica: 29 ejemplos. São Paulo: Paralaxe, GROPIUS, Walter. Bauhaus: NovArquitetura. Trad. J. Guinsburg, Ingrid Dormien. São: Perspectiva, 2004 (Debates; 47)

10 HOLZBAU.Atlas-holzbau. In: Seminararbeiten WS Disponível em < Acesso em 18.set KRAMBECK, Thaís Inês. Revisão de Sistema Construtivo em Madeira de Floresta Plantada para Habitação Popular f. Dissertação - Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, Disponível em < >. Acesso em: 08.jan NATTERER, J.;VOLZ, M.; HERZOG,T. Timber Design & Construction Soucercebook. New York: McGraw-Hill Publishing Company, SCHIERLE, G. G. Wood Structure University of Southern California. Sandiego: USC, < www-rcf.usc.edu/~schierle/resume.pdf> acesso em 20.set SCHNEIDER, H. Holz. Berlin: Holz-plattform, Disponível em < Acesso em 15. ago.2008 TECTÔNICA. Tectônica Estructuras n 13. Madri: ATC ediciones, SOBRAl, Leonardo; VERISSIMO, Adalberto; LIMA, EIRIVELTHON; Azevedo Tasso; SMERALDI, Roberto. Acertando o Alvo 2: Consumo de Madeira Amazônica e Certificação Florestal no Estado de São Paulo. Belém: IMAZON, 2002.