Fernanda vargas

1,295
-1

Published on

Em parceria com a Professora Helena Abascal, publicamos os relatórios das pesquisas realizados por alunos da fau-Mackenzie, bolsistas PIBIC e PIVIC. O Projeto ARQUITETURA TAMBÉM É CIÊNCIA difunde trabalhos e os modos de produção científica no Mackenzie, visando fortalecer a cultura da pesquisa acadêmica. Assim é justo parabenizar os professores e colegas envolvidos e permitir que mais alunos vejam o que já se produziu e as muitas portas que ainda estão adiante no mundo da ciência, para os alunos da Arquitetura - mostrando que ARQUITETURA TAMBÉM É CIÊNCIA.

0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total Views
1,295
On Slideshare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
0
Actions
Shares
0
Downloads
7
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Fernanda vargas

  1. 1. Universidade Presbiteriana MackenzieHABITAÇÃO EM MADEIRA: SISTEMAS CONSTRUTIVOS ALIADOS A ALTATECNOLOGIAFernanda Vargas Lima (IC) e Célia Regina Meirelles Moretti (Orientadora)Apoio: PIBIC CNPqResumoO intuito da pesquisa foi criar novas possibilidades para o uso da madeira na habitação direcionadaao interesse social e emergencial, explorando métodos de produção através da fabricação digital, eexplorando as técnicas tradicionais japonesa por encaixes e sua viabilidade através das novastecnologias digitais. A pesquisa abordou a aplicação do uso da madeira na produção habitacional eseus benefícios, para isso foram estudados projetos e pesquisas produzidos anteriormente quepuderam ser comparados e utilizados como referência na criação de modelos estruturais aplicados anovas tecnologias digitais e sua forma de produção. Estes modelos estruturais foram baseados nossistemas estruturais criados por Lawrence Sass entre 2006 e 2008, na técnica por encaixes dosjaponeses e na técnica construtiva chamada “Wood Frame”. Os modelos foram desenhadosdigitalmente e foram transformadas em modelos físicos através do método de prototipagem rápidapor corte a laser, houve a montagem e a análise do comportamento estrutural destes modelos físicoso que possibilitou a percepção dos detalhes das deficiências e das potencialidades desta novatécnica. Os modelos são formados de pequenas peças encaixadas entre si que formam umaestrutura espacial. A partir desta organização ficou expressa a relevância da pesquisa e asnecessidades do país de expandir e aprimorar os conhecimentos neste campo de estudo.Palavras-chave: encaixes em madeira, ligações fabricação digital, habitação.AbstractThe purpose of the research was to create new possibilities for the use of wood in housing directed toemergency and social interest, exploring methods of production through digital fabrication, andexploring techniques for traditional Japanese fittings and viability through new digital technologies.The research focuses on the application of the use of wood in housing production and its benefits forthis study were previously produced projects and research that could be compared and used asreference in creating structural models applied to new digital technologies and their way of production.These structural models were based on structural systems designed by Lawrence Sass between 2006and 2008, the Japanese technique for fittings and construction technique called "Wood Frame ". Themodels were designed digitally and were transformed into physical models by rapid prototypingmethod for laser cutting, there was the assembly and analysis of the structural behavior of thesephysical models which allowed the perception of the details of deficiencies and potential of this newtechnique. The models are composed of small parts stacked together to form a spatial structure. Fromthis organization was expressed the relevance of research and the country needs to expand andenhance knowledge in this field of study.Key-words: fittings on wood, joint digital manufacturing, housing. 1
  2. 2. VII Jornada de Iniciação Científica - 2011INTRODUÇÃOA criação de novas propostas para a produção de habitação buscando respostas rápidas eviáveis tem grande relevância diante do crescimento do déficit habitacional nas grandescidades, e das constantes catástrofes naturais que permeiam o mundo, ocasionando umgrande número de famílias desalojadas. Trabalhos voltados para a demanda emergencial esocial, não são únicos no Brasil, como por exemplo, a ONG ‘Um Teto para o meu País’, queutiliza a madeira como principal material, porém utilizando uma técnica de produçãoartesanal. A pesquisa “Habitação de Emergência com Resíduos de Madeira e Derivados”,também produz um modelo de habitação emergencial que abrange técnicas de montagem eligações em madeira revestida em placas OSB, além de expor a importância do abrigo paraa sociedade, bem como, o contexto do uso da madeira no Brasil.A madeira foi é uma matéria prima que tem expressivo potencial a ser explorado no Brasil,devido a grandes reservas florestais existentes. A madeira é fonte natural renovável econtribui diretamente com a diminuição do dióxido de carbono emitido, porém só começa ater grande importância a partir da 2ª Conferência Mundial para o Desenvolvimento e MeioAmbiente- Rio’92 e do Protocolo de Kyoto no ano de 1997, onde a noção de planetasustentável passa a ser compreendida. (QUEIJO, 2006) Internacionalmente a madeira já foimuito utilizada na construção civil e na habitação com diferentes desenvolvimentostecnológicos desde o início do século XIX, em especial, países como Canadá e EstadosUnidos apresentam uma forte tradição no uso da madeira para a produção de habitações,com grandes nomes como Frank Lloyd Wright e Walter Gropius que exploravam novosmétodos de utilização da madeira, como no desenvolvimento do ‘Wood Frame’. No Brasil,houve poucas tentativas que englobasse a questão economia e social no uso da madeira, agrande maioria esta relacionada em pesquisas realizadas sobre o tema. Outra aplicabilidadeque a madeira reserva é a técnica de ligação por encaixe, atributo explorado no orientedesde o séc. X D.C. a técnica foi desenvolvida originalmente na China e aprimorada pelosJaponeses. Os carpinteiros japoneses apresentavam uma grande precisão geométrica edocumentaram através de desenhos os processos construtivos em madeira, porém para aprodução da construção com encaixe era necessário um conhecimento específico dastécnicas de carpintaria, Meirelles et al (2009), Estuqui (2006), Gonçalves (2002). Já atécnica abordada pelos americanos que tinham como conceito aplicação em grande escala,montagem rápida e não precisava de um conhecimento específico. Com o advento dasnovas tecnologias computadorizadas as técnicas construtivas em madeira apresentam umnovo potencial de produção a ser estudado. As novas tecnologias digitais incorporam oconceito de ‘Mass Costumization’, onde é possível produzir em série, formas diferentes evariáveis diretamente por programas de modelagem 3D. ‘Mass Costumization’ é uma 2
  3. 3. Universidade Presbiteriana Mackenzieestratégia de produção que consegue atender a preferências individuais na produção deitens ou serviços, mantendo similaridade com os preços da produção manufaturada emmassa. Pesquisas antecedentes realizadas por Eckelman et al (2002), Simondetti (2002),Pupo (2008), Celani, Bertho (2007), Octavio (2006), Sass (2006), Sass (2007), Sass (2008),Orciuoli (2010), sobre fabricação digital têm renovado o interesse a respeito dos diversosmeios de representação e simulação em arquitetura. Na faculdade de Arquitetura eUrbanismo da Universidade Presbiteriana Mackenzie, esse assunto vem sendo acometidoem pesquisas realizadas desde 2007. A pesquisa tem como questionamento como asnovas tecnologias digitais podem contribuir para uma construção rápida e eficiente voltadopara a produção de uma habitação no âmbito emergencial ou social, através de projetosinovadores e com baixo custo que conseguem compreender as necessidades específicas dademanda.O objetivo da pesquisa é avaliar as técnicas construtivas em madeira para produção dehabitação social e emergencial, conciliando técnicas tradicionais por encaixes e explorandoestes novos métodos de produção através da fabricação digital.REFERÊNCIASLawrence Sass (2008), professor da Universidade MIT, realiza pesquisas sobreprototipagem rápida e sua aplicação na construção civil desde 1990. Em 2008, Sassproduziu juntamente com Daniel Cardoso a pesquisa “Generative Fabrication”. A pesquisaprocurou explorar formas e sistemas simples de prototipagem rápida, e a produção atravésdo corte a laser em placas. As junções exploradas foram propostas dentro da lógica do cortea laser de placas em 2D, ou seja, restritamente o corte das placas é realizado apenas noseixos X e Y, por ser produzido através do equipamento Laser Systems X-660 (50 watts) decorte a laser por CNC. As peças são produzidas com encaixes e se assemelham a umquebra-cabeça em 3D ou a um Kit Lego, a intenção inicial era que a estrutura adquirisserigidez através do encontro das peças, sem que fosse necessário outro método de ligação,como pregos ou cola, porém não atingiu êxito total neste aspecto. O foco do trabalho estaem produzir as peças de uma maneira experimental e realizar testes nos programascomputacionais utilizados para modelar e cortar os modelos físicos, como pode serobservado na figura 01, testes também na resistência do material utilizado, e no tamanhodas peças e das junções utilizadas para montar o conjunto final, e a partir daí, identificarpossíveis falhas que possam atrapalhar o processo de produção em larga escala. 3
  4. 4. VII Jornada de Iniciação Científica - 2011 Figura 01 – Modelos Paramétricos utilizados para identificar possíveis dificuldades do sistema. Fonte: CARDOSO, SASS (2008)Anteriormente, Sass (2006) produziu a pesquisa “Synthesis of design production withintegrated digital fabrication”, esta pesquisa teve a intenção de explorar o processo defabricação chamado ‘Mass Costumization’ como um novo meio de pensar em arquitetura.No ‘Mass Costumization’ os desenhos arquitetônicos são produzidos pelos programas demodelagem em 3D e enviados diretamente para a máquina de corte a laser, CNC, paraserem cortados e fabricados. Diferentemente da pesquisa do Sass, apresentadaanteriormente neste trabalho, onde eram feitos estudos experimentais sem preocupaçõesadicionais, nesta pesquisa existe uma prioridade com relação ao tempo existente entre oprocesso de criação e o de produção. Dentro desse sistema quando o projeto estafinalizado, ou seja, já foi projetado e desenhado como na figura 02 A) e 02 B), ele já podeser diretamente cortado e montado como na figura 02 C), sem etapas intermediárias ouadaptações. A pesquisa desenvolve através da aplicabilidade deste processo de fabricação,um projeto de habitação mínima, denominado ‘Abrigo’. A intenção predominante dapesquisa é criar uma habitação que seja de baixo custo para produção em um curto espaçode tempo. A sua montagem também é realizada através de encaixes das peças cortadas alaser de placas em 2D . O projeto foi dividido em etapas, primeiramente são feitos estudosem modelos digitais. Figura 02: A) Modelo Digital em 3D da casa Abrigo e B) Modelo Digital em 3D da estrutura da Casa Abrigo; C) Modelo fisco montado. Fonte: SASS (2006) 4
  5. 5. Universidade Presbiteriana Mackenzie Figura 03: A) CNC rout com 1/2” bit utilizada para corte das peças e B) Modelo montado em 1:1 Fonte: SASS (2006)Na etapa seguinte um dos modelos digitais projetado foi produzido como m modelo físico emescala reduzida, como pode ser observado na figura 02 C) para que sua resistência ode C),pudesse ser testada e fossem identificadas pequenas falhas. Feitos os ajustes necessários, .as peças foram produzidas em escala 1:1, foram feitos os encaixes nas placas e depois que ram asque as placas foram devidamente cortadas o sistema foi montado transformando transformando-se na casa‘Abrigo’. Todo o processo levou quatro dias para ser finalizado desde a sua criação até a . finalizado,sua montagem, comprovando a rapidez do sistema. A grande vantagem da prototipagemrápida é que ela expande os limites da criação e do corte da madeira, podendo aumentar acomplexidade das ligações e encaixes. A pesquisa da casa ‘Abrigo’ não é só especulativa,ela tem uma intenção por trás do estudo do sistema de prototipagem rápida, começando a prototipagemdar os primeiros passos para um projeto especifico de habitação de baixo custo e rápida deprodução pelo processo de fabricação digital digital.Depois destas duas pesquisas realizadas por Larry Sass, uma nova pesquisa diretamente ,relacionada à habitação foi produzida. A pesquisa “A Digitally Fabricated House for New igitallyOrleans” demonstra a complexidade que a produção por prototipagem rápida pode alcançar tipagemna produção de uma casa, agora funcionalmente e esteticamente mais a aprimorada a casafoi projetada e montada para a exposição ‘Entrega a Domicilio’ no Museu de Arte Modernade Nova York (MOMA) realizada no ano de 2008. A exposição abrangia casas pré-fabricadas, que explorassem diferentes e revolucionárias soluções de produção e ,montagem. A casa produzida por Sass foi convidada a participar da exposição, por ter sidoproduzida pelo mesmo processo apresentado nas pesquisas anteriores realizadas por ele,através da fabricação digital por prototipagem rápida, processo considerado inovador. Acasa apresenta um estilo clássico e uma preocupação estética ainda não explorada ela foi preocupação explorada,proposta para a reconstrução de Nova Orleans, que sofreu com os desastres naturais ostaproporcionados pelos furacões Katrina e Rita no ano de 2005. A preocupação est . estéticaapresentada no projeto teve a intenção de resgatar a identidade do lugar proporcionando lugar, 5
  6. 6. VII Jornada de Iniciação Científica - 2011um reconhecimento e uma apropriação do projeto, por parte da população atingida. Estemodelo de habitação exige baixo consumo energético e baixo custo de produção com altaqualidade, fatores importantes que influenciam positivamente para a substituição das casasconstruídas atualmente, que ainda exigem um alto consumo energético, ou casas que foramdestruídas em desastres naturais, como no exemplo citado acima. Através da fig. 04 A)pode ser analisado o modelo físico produzido antes da construção final em escala 1:1.Figura 04: A) Protótipo final utilizado como modelo de construção da ‘House for New Orleans’ e B) montagem da ‘House for New Orleans’ para exposição do MOMA. Fonte: SASS (2008)O modelo em escala 1:1 da casa, que ganhou o nome de ‘House for New Orleans’, ficouexposto num terreno baldio ao lado do museu onde pôde ser testado seu desempenho edurabilidade, ela suportou ventos fortes, chuvas e intempéries causadas pelas mudanças detemperatura e com isso pode-se fazer uma analise objetiva de como se comporta a estruturaproduzida por prototipagem rápida sendo efetivamente utilizada como habitação. Nas fig. 04B) e 05, pode ser observado os processos durante a montagem da casa ao lado do Museu,bem como, os métodos de encaixes das peças e os painéis de fechamento. Figura 5: A) ‘House for New Orleans’ na exposição do MOMA e B) Detalhe das peças durante a montagem; Fonte: SASS (2008). 6
  7. 7. Universidade Presbiteriana MackenziePode-se perceber que o grau de detalhamento no recorte das peças é extremamente alto, ehá a necessidade que seja assim para que as peças possam se encaixar e se manterrígidas. A precisão em relação ao tamanho dos dentes, também é necessária para estemodelo de produção, pois se houver qualquer desalinhamento entre eles, o conjunto nãoconsegue ser montado, nestas questões básicas a produção anterior do modelo físico empequena escala, torna-se imprescindível para a identificação de falhas.Contemplando novos meios de produção pelo método da fabricação digital, destacou-se apesquisa “Digital Wood Craft”, realizada pelo Martin Tamke e pelo Mette RamsgardThomsen (2009). Esta pesquisa foi de grande relevância na compreensão daspotencialidades que a fabricação digital reserva, demonstrando a importância dos novosprogramas computacionais na produção arquitetônica, expandindo para novas soluçõesestéticas, como pode ser analisado na figura 06. O design da forma também ganha grandesproporções, ampliando o campo de exploração. Este caso demonstra como a madeira podeser fundamentalmente mais adequada na produção por prototipagem rápida, além de estarentre os materiais mais sustentáveis dentro da construção civil, permite formas geométricasquase irrestritas e complexas, também nas articulações e junções diminuindo as restriçõesexistentes na técnica tradicional de produção. Neste caso o projeto foi inteiramenteexperimental, revelando formas incomuns. Diferente da pesquisa de Sass (2008), os cortessão feitos por outro tipo de máquina, através de três eixos X, Y e Z, ou seja,tridimensionalmente, e a madeira é esculpida na forma do encaixe desenhado, o que deixao sistema ainda mais complexo como pode ser visto na figura 07. Figura 06: Modelo Digital em 3D que mostra a variação dos elementos; Fonte: TAMKE, THOMSEN (2009). Figura 07: Encaixes e junções utilizados nos projetos em 1:1; Fonte: TAMKE, THOMSEN (2009). 7
  8. 8. VII Jornada de Iniciação Científica - 2011Para que fosse possível analisar o tema através de outros paradigmas, o projeto do Fablabpelo Instituto de Arquitetura Avançada de Catalunã (IAAC) foi essencial. Trata-se de umprotótipo de habitação. Primeiramente o padrão de produção é distinto da industrializaçãoem massa de produtos padronizados, é utilizada a técnica de desenho digital sobre aprodução pelo processo em CAD/CAM, questão discutida e de grande relevância nestapesquisa, o projeto criado pelo Fablab demonstra como o processo de fabricação digital uneo design à produção seriada. Para a criação do protótipo proposto pelo Fablab, o IAACaprofundou seus estudos sobre outro ponto importante dentro da arquitetura, a eficiênciaenergética, relacionando a eficiência de um material fotossensível, por exemplo, sobrepreço, disponibilidade e complexidade, e facilidade de instalação na aplicação de umprojeto, concentrando seus esforços para que a utilização de recursos energéticos eficientestorne-se acessíveis.Na fig. 08, pode-se analisar que o projeto de habitação criado pelo IAAC (2010), nomeadocomo ‘Fablab House’, foi produzido através do corte a laser, em chapas de madeira serradalaminada, chamadas Laminated Veneer Lumber (LVL) com até 300x1800x45 mm (LxCxH),que se tornam peças, orientadas e montadas entre si, formando o conjunto. Estas peças sãovariáveis em relação ao tamanho, em alguns casos são inteiriças para reproduzir a funçãoestrutural do “pilar”. O projeto utilizou formas curvas, como pode ser observado na fig. 09.Comparativamente, a lógica em relação a construtibilidade deste protótipo é diferente doprotótipo proposto por Sass (2008). Neste caso, não há peças repetidas, cada peça temuma forma única e um papel único dentro do conjunto. Já na ‘House for New Orleans’, sãoutilizadas basicamente as mesmas peças repetidas em sequencia, em alguns casos aspeças podem até ser trocadas da ordem, não interferindo no resultado final. Apesar de setratar de grandes placas o processo de produção se mantém, o corte é realizado em 2D e amontagem em 3D. Figura 08: A) Corte dos painéis de LVL e B) peças sendo embaladas para o transporte. Fonte: site do FABLAB 8
  9. 9. Universidade Presbiteriana Mackenzie Figura 09: A) Montagem da base, início da construção da casa e B) “Fablab House” montada em 1:1 Fonte: site do FABLABOs estudos de caso acima referidos demonstram que a madeira é considerada uma dasmatérias-prima mais indicada para este tipo de produção por fabricação digital, a utilizaçãoda madeira é unânime em todos eles. Com estas afirmações pode-se atestar a importânciaem aprimorar os conhecimentos sobre o uso da madeira e seus derivados, iniciamos oestudo do tema com a pesquisa “Tecnologia das construções em madeira: a busca desistemas construtivos contemporâneos” que permitiu uma melhor compreensão da técnicaconvencional de construção por pilares e vigas, e como ela se difere da técnica de produçãopor fabricação digital proposta. Esclarecendo que a construção convencional por pilares evigas trabalha com peças inteiras e maciças, que dependem diretamente de cuidadosespecíficos com a madeira, e com o transporte e construção, assim sendo o custo daconstrução é mais alto. A técnica de construção convencional também é diferente noaspecto da ligação das peças que é feita através de conectores metálicos, pregos e /ouparafusos. Para que pudéssemos chegar a esta conclusão em relação a utilização datécnica tradicional, foi feita uma visita com o escritório ‘Callia Estruturas de Madeira’, ondepode-se acompanhar o processo de construção de uma habitação. No Brasil esta é atécnica mais utilizada até hoje para construção em madeira. Outra técnica estudada queainda não é muito difundida no Brasil, mais que é utilizada em países como Canadá eEstados Unidos que ainda mantêm forte a tradição de produzir casas em madeira, é atécnica americana chamada ‘Wood Frame’ (MEIRELLES et al, 2009).Através do artigo publicado na revista Techné, edição n° 59, pode-se constatar o baixointeresse do país, quanto a produção em madeira para habitação de interesse social (HIS),e afirma que este desinteresse acontece principalmente por uma questão cultural. "Ainda háuma certa resistência no Brasil a casas de madeira e, se eu tentasse vender, poucoscomprariam e eu teria de baixar muito o preço", afirma Malafaia (2001), idealizador econstrutor do Projeto. O artigo apresenta um projeto produzido em Curitiba através datécnica em “Wood Frame” em 2001, a estrutura é formada por pequenas peças espaçadasentre 40 a 60 cm formando a estrutura da parede portante em madeira e seus fechamentos 9
  10. 10. VII Jornada de Iniciação Científica - 2011em placas de OSB. A tecnologia foi importada da América do Norte, porém a madeirautilizada é brasileira, apenas as placas de OSB tiveram que ser importadas da Alemanha,pois estas placas só começaram a ser produzidas no Brasil a partir de 2002. O projetocompreende oito apartamentos de dois andares com 50 m² cada, encaixando-se no padrãode HIS, e pode ser tomado como exemplo de produção nesta categoria, por ser um projetode qualidade com baixo custo, quebrando o tabu de que o custo de uma construção emmadeira é excepcionalmente alto.Já no âmbito da Habitação Emergencial, a Ong “Um teto para o meu País” foi utilizada comoreferência nesta pesquisa. Nascida no Chile em 1997, tornou-se uma organização latino-americana, e chegou ao Brasil em 2006. O Trabalho da Ong é realizado em três etapas. Daqual esta pesquisa se beneficiou principalmente da primeira etapa, que é onde acontece aconstrução de habitações emergenciais de 18 m² produzidas em madeira, por estudantesvoluntários e pela própria comunidade, atingindo uma durabilidade de até 5 anos. Amontagem das casas é feita através de simples técnica de carpintaria, são painéisproduzidos com tábuas de madeira reflorestada tipo ‘Pinus’, as tábuas são enfileiradas epregadas em ripas, como pode ser observado na fig. 10. Estes painéis são unidos e formamos quatro lados da casa e o piso, seu fechamento superior é feito por telhas industrializadastipo “Brasilit”, técnica anteriormente utilizado na região sul e sudeste do Brasil. Trabalhoscomo este realizado pela Ong, demonstram que apesar das casas serem produzidas pormétodos de carpintaria tão simplificados, pode obter resultados significativos na diminuiçãodo déficit por habitação emergencial do país. Outro ponto importante que pôde serobservado foi a identificação e a relação de apropriação e cuidado que as pessoascontempladas pelo projeto adquirem com a sua nova moradia. Esta relação acontece porhaver o envolvimento das famílias durante o processo de materialização do projeto, aspectoimportante a ser considerado por essa pesquisa, sendo assim, passa a ser necessário que aprodução por prototipagem rápida propicie a fácil montagem da casa, para que não haja anecessidade de conhecimento técnico ou específico, proporcionando o envolvimento dasfamílias neste processo. Figura 10: A) Paredes da casa e B) Membros da Ong na construção. Fonte: <http://www.umtetoparameupais.org.br/>. 10
  11. 11. Universidade Presbiteriana MackenzieNa etapa II, a Ong procura gerar estratégias para retirar as famílias dessa situação devulnerabilidade através de diferentes ações como, educação, ajuda de ordem jurídica,microcrédito, saúde, tudo isso levando em consideração a realidade de cada família. E prafinalizar, a Etapa III tem como finalidade orientar, por intermédio das políticas habitacionais ede programas habitacionais do Brasil, as famílias que já passaram pelas etapas anteriorespara que estas possam enfim conquistar sua moradia permanente.Neste mesmo aspecto, foi estudado o artigo “Habitação de emergência com resíduos demadeira e derivados’”escrito por Ricardo Silva (2007). Este artigo discorre sobre a escassezda produção de casas de madeira no Brasil e sobre os benefícios que esta produção podeagregar, como por exemplo, à diminuição do efeito estufa e faz um projeto modelo demoradia econômica, através do uso de derivados da madeira serrada, materialdesvalorizado e subutilizado.O artigo também contempla a importância do abrigo e o seu papel como proteção inicialpara a sobrevivência “A criação do lugar para realização das atividades humanas e aconstrução do abrigo para proteger o homem das ameaças impostas pelo meio ambiente étarefa primeira do arquiteto.” (SILVA, 2007).O projeto tem duas diretrizes principais apontadas, a primeira é a de atribuir um uso paraprodutos através dos derivados da madeira. E a segunda é tornar um sistema construtivodirecionado à produção de habitação emergencial ou social viável através daautoconstrução, combatendo o déficit habitacional. A casa tem 54,69 m², as áreas molhadasforam projetadas para serem construídas em alvenaria, e o restante do aplicou o conceitomodular através da medida das chapas OSB, com medidas padronizadas em 122x244mm.Pela fig. 11 as diretrizes do projeto podem ser analisadas. A N B B A PLANTA MOBILIADA 0 .5 1 3 Ac = 54,69 M2 Figura 11: Planta e modelo volumétrico do projeto proposto no artigo. Fonte: SILVA (2007).O artigo também discorre sobre a utilização da madeira como meio de proteção primáriapara o homem, e como mesmo de forma precária, a madeira é instintivamente utilizada na 11
  12. 12. VII Jornada de Iniciação Científica - 2011autoconstrução de barracos em assentamentos nas grandes metrópoles provando aversatilidade do material, sendo assim, conclui-se que se houvesse um uso apropriado, apartir de um conhecimento técnico específico atribuído a construção, este material poderiaser aplicado de uma forma nobre se tornando uma construção definitiva.METODOLOGIAA primeira etapa, conforme estipulado anteriormente, consistiu em levantamento de dados ereferencias bibliográficas para a execução da pesquisa, em livros, revistas, artigos, sites, eliteratura internacional.O início do levantamento consistiu em, pesquisar referencias que ampliasse o conhecimentosobre os milenares métodos de encaixes japoneses, para que esta técnica pudesse auxiliarna concepção dos encaixes para o sistema proposto posteriormente (BLASER, 1963). Nomomento seguinte da pesquisa foram pesquisadas referencias sobre ‘Wood Frame’, eoutras técnicas de construção em madeira. Em paralelo foram pesquisados modelos dehabitação social construídas em madeira no Brasil e em outros países, como resultadosforam encontrados exemplos como a Ong ‘Um teto para o meu País’, que produz aindaartesanalmente, bem como, o modelo de habitação criado pelo IACC, que aplica as altastecnologias digitais em sua produção, entre outros. E para completar a pesquisa, foramlevantados exemplos, teses e artigos sobre fabricação digital, principalmente no âmbito dahabitação social e emergencial.Na segunda e na terceira etapa, foram feitos filtros, a partir das leituras e do levantamentorealizado na primeira etapa. Com isso pode-se aprimorar os estudos de alguns casosespecíficos que melhor se enquadravam no tema pesquisado, além de utilizá-los como basepara concepção dos modelos propostos nesta pesquisa.Na quarta etapa foram estudados e experimentados os encaixes isoladamente, utilizandoisopor, entre outros materiais e produzidos de maneira artesanal, proporcionando maiorvisão para aplicabilidade dos sistemas estruturais na modelagem digital. Depois forampropostos quatro modelos digitais de sistemas estruturais voltados para produção dehabitação, desenhados por um processo digital. O programa sketch-up, o Rhinoceros e oAuto-cad, como demonstra a figura 12 com o programa Auto-cad.A quinta etapa foi realizada em conjunto com a quarta etapa, cada modelo desenhado peloprocesso digital, foi consecutivamente produzido como modelo físico. Para a produção dosmodelos físicos foi utilizado papel Paraná de 2mm, que foi cortado pelo método defabricação digital, através de corte a laser em duas direções pelo Laboratório de Automaçãoe Prototipagem para Arquitetura e Construção (LAPAC) na Unicamp. 12
  13. 13. Universidade Presbiteriana Mackenzie Figura 12: Peças da primeira proposta desenhadas pelo programa auto-cad 2008. Fonte: LIMA (2010).A sexta etapa consistiu na montagem dos modelos físicos cortados, bem como a análisedos resultados e das dificuldades encontradas na produção e durante o processo demontagem do modelo.RESULTADOS E DISCUSSÕESO início da pesquisa foi dedicado aos estudos dos encaixes tradicionais japoneses, depoisde serem estudados isoladamente e compreendidos em sua função estrutural, os encaixesda figura 13 foram selecionados como mais úteis na lógica do sistema estrutural de corte àlaser através da fabricação digital. Os encaixes 1 e 2 da fig. 13 foram selecionados porconter uma terceira peça que proporciona a rigidez do conjunto. O encaixe 4 da fig. 13 foiselecionado pela sua simplicidade e por conter ligação em macho-fêmea que para a nossaexperiência é de grande utilidade. Os encaixes 3 e 5 da fig. 13 foram selecionados porconter uma terceira peça como nos encaixes 1 e 2, porém com apenas um pino, o quefacilita a produção e montagem deste modelo de encaixe. Figura 13: Modelos de Encaixes Japoneses. Fonte: <http://estruturasdemadeira.blogspot.com.br/> 13
  14. 14. VII Jornada de Iniciação Científica - 2011Estes encaixes ajudaram a compreender o método utilizado na produção das peças, que emsuma, acontece em três dimensões, porém a pesquisa esta fundamentada na produção porcorte a laser em placas, ou seja, um sistema em duas dimensões. A partir desta descoberta,foi necessário adaptar e simplificar o sistema para duas dimensões, para que pudesse serproduzido pelo método de fabricação digital correspondente ao estudo. Com isso houve anecessidade da ampliação do campo de estudo, para que não se baseasse apenas nosencaixes japoneses, e pudesse obter mais informações referentes a outros sistemas emmadeira, como o ‘Wood Frame’ e o sistema de entramado pesado ‘pilar e viga’ (ACAYABA,2007).Como já descrito acima o projeto proposto pretendia se basear em um sistema maisconvencional, como o sistema ‘entramado pesado’ com ligações produzidas na forma deencaixes japoneses. O ‘entramado pesado’ é constituído de pilares e vigas em madeiramaciça ou reflorestada, na qual as cargas são transmitidas das vigas para os pilares, quesão modulados entre vãos de 2,4m a 8m de distancia. Porém ao realizar uma visita técnicacom o escritório Callia Estruturas em madeira a um projeto nesses moldes de construçãoem madeira, pode ser constatado dois pontos principais que fez com que o sistema fossedescartado como conceito estrutural para a produção por corte a laser em CNC: 1- as peçassão grandes e pesadas, o que dificulta e torna inviável a construção com para o método quepretende facilita a montagem das peças, 2- os pilares e as vigas são em madeira maciça emuito espessos para serem cortados na máquina de corte a laser do LAPAC que trabalhacom chapas bidimendionais. Foi então decidido utilizar como conceito estrutural um sistemaaproximado ao sistema Wood frame, pois ele é produzido a partir de um entramado leve.São inúmeras chapas em madeira com pequenas dimensões organizadas com pequenosespaçamentos entre elas, ou seja, uma estrutura espacial autoportante, que pode sercomparada a uma gaiola. A montagem desse sistema pode ser simples e rápido, além deque as chapas não precisam ser de madeira maciça, o que tornaria o sistema maiseconômico, possibilitando a produção pelo método de fabricação digital, que é um dospreceitos principais da pesquisa.A proposta projetual foi definida a partir de uma estrutura espacial autoportante comligações por encaixes, foram necessários estudos que pudessem analisar e identificar osproblemas existentes no novo processo construtivo.Nesta etapa os estudos de caso do arquiteto Lawrence Sass (2006, 2007, 2008) foramessenciais, a partir de análises realizadas dos encaixes básicos que ele propunha em seusprojetos e da análise de alguns preceitos extraídos dos encaixes japoneses, foi possíveliniciar a criação e a produção de modelos físicos simplificados como o da figura 14, que foraproduzido através de placas de isopor de 5mm cortadas manualmente com um estilete. 14
  15. 15. Universidade Presbiteriana MackenzieEstes simples encaixes produzidos em rústicos modelos físicos funcionaram comodirecionadores na criação dos sistemas posteriormente criados como o da figura 15. Estemodelo simples foi produzido com pequenas peças encaixadas entre si pelo encaixe tipo adasmacho-fêmea, nas duas direções (horizontal e vertical) baseado nos encaixes japoneses, e vertical), aseadoencaixes fêmea-fêmea para ligar as peças horizontais às verticais Com este modelo fêmea verticais.podemos identificar as fragilidades iniciais do sistema, que esta qualificada principalmente sistema,pelo fato de que as peças horizontais ou “vigas” estão na menor inércia, o que compromete naa resistência e a rigidez do modelo modelo.Figura 14: A) Peças em isopor produzidas manualmente e B) Sistema Estrutural concebido através da montagem : das peças. Fonte: LIMA (2010).Primeiro Modelo: A partir daí, dando continuidade ao processo através da análise processo,realizada no modelo simplificado, um novo modelo foi confeccionado, procurando rever adificuldade apresentada nos encaixes propostos anteriormente. Foi feita uma modificação osnas peças horizontais, posicionando na maior inércia, como pode ser observado na figura posicionando-a15, com esta mudança este modelo apresentou duas novas dificuldades, 1 as peças 1-verticais são pequenas e estão todas no mesmo eixo, e só o contato criado pelos encaixes omacho-fêmea não são suficientes para criar a estabilidade necessária, por isso, assim comono projeto do Sass (2008) elas tiveram que ser coladas, no caso, com fita adesiva. 2- as ),peças horizontais que foram modificadas para a maior inércia criar criaram uma fragilidadeestrutural nas ligações dos cantos, perdendo parte importante da estabilidade exigida no antos,conjunto. As peças horizontais “vigas” que compõe a parede passaram a ser transpassadase encaixadas pelo eixo das peças verticais “pilar”.Para que pudessem ser constatadas estas informações, foi feito o modelo físico. ,Inicialmente houve a tentativa de produzir o modelo físico de maneira artesanal, porém não ouvefoi obtido êxito, pois os recortes a serem feitos à mão, no centro da peça eram muitopequenos impossibilitando o corte com o estilete conforme a figura 16. estilete, . 15
  16. 16. VII Jornada de Iniciação Científica - 2011 Figura 15: Protótipo n° 1 cortado a laser e montado p encaixes e colado com fita adesiva. : por Fonte: LIMA (2010). Figura 16: Tentativa de produção manual das peças para montagem do modelo físico. Fonte: LIMA (2010).Após esta tentativa, o modelo físico foi cortado pelo processo digital, método estudado napesquisa. Foram cortadas a laser placas de papel co alta rigidez e gram esquisa. com idez gramatura (papelparaná). Figura 1 Falhas apresentadas durante o corte das peças. 17: Fonte: LIMA (2010).Estas peças apresentaram facilidade durante o manuseio e a montagem do modelo,permitindo exatidão milimétrica, exigência necessária para produção deste sistema por milimétrica, 16
  17. 17. Universidade Presbiteriana Mackenzieencaixe. Porém observou . observou-se que surgiram algumas dificuldades no momento dodestacamento das peças cortadas da placa, como mostra a figura 17 algumas peças não 17,foram totalmente cortadas da placa e o corte teve que ser finalizado com o est estilete.De uma maneira geral a eficiência do sistema foi comprovada, quanto ao seu edesenvolvimento e quanto à rapidez, permitindo a produção de peças e encaixes maiscomplexos, que comprovadamente não puderam ser produzidos manual manualmente. A figura 18constata que para entender a montagem do sistema foi desenhado o modelo volumétrico em3D de cada peça e a união d mesmas pelo programa sketch-up. das Figura 18 Modelo criado produzido pelo programa sketch-up. 18: up. Fonte: LIMA (2010).Segundo Modelo: O sistema estrutural seguinte tem como princípio fundamental a ligaçãoem fêmea-fêmea, que de uma maneira geral procurou suprir as duas falhas apresentadas geral,no modelo anterior. O sistema intercala os dois eixos (longitudinal e latitudinal) nas duasdireções (horizontal e vertical), com isso o conjunto ganha a rigidez necessária para semanter estável nas duas direções. Como parte do sistema foi necessário a concepção deuma abertura no eixo de cada peça, possibilitando que elas pudessem ser transpassadas emontadas, como pode ser visto na figura 19 19. Figura 19: A) Peças cortadas à laser. B) Detalhe do encaixe fêmea-fêmea e da abertura no eixo da peça. fêmea Fonte: LIMA (2010). 17
  18. 18. VII Jornada de Iniciação Científica - 2011Apesar de apresentar boa solução estrutural, este sistema possui uma alta com complexidade noprocesso de montagem dos encaixes e na ligação das peças, como pode ser analisado pela odeimagem 20, durante a montagem do modelo físic percebeu-se que o conjunto não cria físicoestabilidade com o decorrer da montagem e se desmonta facilmente quando a smonta acontecealguma movimentação, bem como, foi necessário seguir uma ordem regular e de difícilentendimento durante a transposição e organização para a ligação das peças, o que durantea concepção do modelo digital fora impossível verificar. A dificuldade con constatada torna estahipótese de modelo incapaz de atender as necessidades do sistema, já que o sistema quealvejamos deve ser de fácil entendimento e, por conseguinte deve possibilitar rápidamontagem, para que não exista a necessidade de haver mão de obra especializada, e ,possa ser montado por qualquer pessoa, além de apresentar uma boa estabilidade global.Figura 20: C) Trecho do modelo físico montado, demonstrando a instabilidade do modelo e D) Detalhe do canto : canto; Fonte: LIMA (2010).Não foram feitas tentativas de produção manual deste modelo físico, visto que no modelo ,anterior fora impossível, o único método para a produção das peças do modelo foi o corte à ,laser, como especificado na metodologia este modelo apresentou as mesmas dificuldades metodologia,com relação ao destacamento das peças da placa, e também apresentou as mesmas ovantagens de produção e montagem do modelo anterior Já relacionando tipos possíveis de anterior.vedações ao sistema estrutural constatou-se que esta hipótese apresentou algumas estrutural,advertências quanto ao tamanho e posição das peças, a distância entre as peças verticais oque estão posicionadas no mesmo eixo é extensa e dificulta a ligação do painel e daestrutura. Esta análise condicionou mudanças primordiais na concepção estrutural dosistema criado posteriormente. A figura 21 trata-se do modelo volumétrico produzido pelo seprograma sketch-up para melhor compreensão do sistema, e para ajudar no momento da upmontagem, já que as peças são produzidas todas em 2D. 18
  19. 19. Universidade Presbiteriana Mackenzie Figura 21 Perspectiva produzida pelo programa Sketch-up. 21: up. Fonte: LIMA (2010).Terceiro Modelo: As principais mudanças na produção deste modelo estão relacionadas àproporção, ele adquiriu proporções mais exatas e modulares para possa funcionar comohabitação, módulos baseados n tamanhos das placas OSB foram criados As placas OSB nos criados.apresentam tamanho padrão de 122x244 cm, com resistência mecânica para trabalhar com esistênciavedação e com baixo peso específico, eficaz em construções leves como essa que estasendo criada. Outra mudança circunstancial foi voltar a posicionar as peças no mesmo eixo utrapara que diminua a distância entre as peças verticais e facilite a fixação dos painéis, assim çãoas distancias entre as juntas dos painéis ficam menore e os encaixes entre painel e menoresestrutura tornam-se viáveis. Observações demonstradas pela figura 22 is. demonstradas 22. Figura 22: Modelo físico montado. Fonte: LIMA (2010).Além disso, houve a intenção de tornar a estrutura mais simples e resistente contornando adificuldade apresentada no modelo anterior, para que isso fosse possível, A estruturaganhou uma peça única na direção vertical que tem a intenção de funcionar como ‘pilar’(figura 23 A), apesar do peso da peça ter ficado proporcionalmente ma icado maior ainda assim épossível ser carregada com facilidade, como pode ser constatado pelo o projeto do Fablab(2010) apresentado no referencial teórico. Esta modificação foi feita para que o conjunto ) ta 19
  20. 20. VII Jornada de Iniciação Científica - 2011estrutural ganhasse mais rigidez este fato pode ser comprovado pelo modelo físico (figura rigidez, do23 B). Figura 25: A) Peças verticais e B) Modelo sendo montado. Fonte: LIMA (2010).As peças que estão na direção horizontal, voltaram a ter a menor inércia, pois neste casoem específico o sistema como um todo compensa essa fragilidade, já que a rigidez principalacontece através do conjunto, que é união das peças por encaixe, e funciona como umaestrutura espacial (figura 24) Outro fato que colaborou para isso foi a diminuição das 24).distâncias entre os montantes, nesta proposição estão com apenas 61,5 cm e foram pré pré-dimensionadas à partir da medida padrão da chapas OSB, criando a vantagem de poder das ndoutilizá-las como fechamento. Figura 24: A) Peças horizontais e os encaixes e B) peça horizontal utilizada no canto. : Fonte: LIMA (2010).Houve uma evolução durante a criação dos modelos, e pode se constatar que esta foi a pode-semelhor solução encontrada, porém durante a montagem do modelo fo identificado um foidetalhe impreciso no sistema. Diferente do modelo anterior que apresentou imprecisões que o sistema.incapacitavam o modelo, este pode ser facilmente ajustado. Trata se da existência de duas Trata-sepeças verticais que se encontram no canto (figura 25 e 26 impossibilitando a montagem e 26), ibilitandoda ligação com as peças horizontais. Um pequeno descolamento em uma das peças 20
  21. 21. Universidade Presbiteriana Mackenzieverticais posicionadas no canto já seria suficiente para solucionar o desajuste da montagem montagem.Para o corte das peças, foi utilizado o mesmo método dos modelos anteriores de corte a oslaser por CNC no LAPAC. O corte foi feito no laboratório da Unicamp, pelo Prof° Wilson oFlório e equipe. Figura 25: Peça danificada na impossibilidade de ser montada. 25: Fonte: LIMA (2010). Figura 26 Perspectiva produzida pelo programa sketch-up. 26: Fonte: LIMA (2010).CONCLUSÃO:A pesquisa procurou seguir todas as etapas propostas integralmente, relevando situações eadaptando algumas questões conforme o seu andamento, todas as etapas foramnecessárias para que fossem obtidos bons resultados resultados.Quanto aos estudos de caso e as referencias teóricas estudadas, o principal foi entender osprocessos por prototipagem ráp rápida e o funcionamento do corte a laser por CNC através CNC,deles os processos direci direcionados a habitação e sua produção em madeira ficaram maisclaros. O estudo realizado sobre a utilização da madeira em suas diversas aplicações foi de .extrema importância para que se fossem traçadas idéias que permitira definir os limites do fossem permitiramprojeto, tanto no detalhamento quanto na questão estética, focando-o na intenção principal oda pesquisa em criar novas abordagens sobre a utilização da madeira na habitaç habitação deinteresse social ou emerge emergencial. Todas as pesquisas foram fundamentais para estaprodução, refletindo diretamente no resultado, cada descoberta era fruto dos estudos e das etindocomparações realizadas, para elucubrar a constante melhoria do projeto. 21
  22. 22. VII Jornada de Iniciação Científica - 2011Consecutivamente, a cada nova proposta e modelo físico realizado através daexperimentação de diferentes composições e formas construtivas, foi possível verificar aqualidade e as deficiências que ele apresentava para que na proposta seguinte pudessemser sanadas e fosse possível dar andamento à pesquisa. Os processos de produção ecriação de cada proposta foram rigorosamente documentados, através de fotos e arquivosdigitais para que a integridade dos dados pudesse ser mantida, e para que a evolução dosprocessos e das propostas pudessem ser avaliadas.Esta pesquisa procurou contribuir de forma substancial para o meio científico, da maneiramais coerente, percebeu-se que apesar de todos os estudos realizados, ainda é apenas oinicio de uma série de discussões a serem desenvolvidas acerca do tema no Brasil para queesta técnica seja cada vez mais aprimorada e contribua efetivamente no combate do déficithabitacional e/ou para o atendimento de famílias em situações emergenciais.REFERÊNCIASACAYABA, Marcos. Marcos Acayaba. São Paulo: Cosac&Naify, 2007.BLASER, Werner. Structure und Gestalt in Japan. Verlag für Architektur: Zürich, 1963.CARDOSO, Daniel; SASS, Lawrence. Generation Fabrication. Massachusetts Intitute ofTecnology, USA, 2006.CELANI, Gabriela; BERTHO, Beatriz C. A prototipagem rápida no processo de produçãode maquetes de arquitetura. Anais do Graphica, Curitiba, 2007.ECKELMAN, Carl; AKCAY, Huseyin; LEAVITT, Robert; HAVIAROVA, Eva. DemonstrationBuilding constructed with round mortise and tenon joints and salvage material fromsmall – diameter tree stems. Purde Univ. West Lafayette IN, 2002.ESTRUTURAS de madeira. Encaixes Japoneses. Disponível em:<http://estruturasdemadeira.blogspot.com/> Acesso em: 10 mar. 2010.ESTUQUI Fº, Carlos Alberto. A durabilidade da madeira na Arquitetura sob a ação dosfatores naturais: estudo de casos em Brasília. Dissertação de Mestrado. Faculdade deArquitetura e Urbanismo da Universidade de Brasília, 2006.GONÇALVES, Décio. Apresentação e análise de algumas obras residenciais brasileirasrecentes executadas em madeira. Dissertação de Mestrado. Faculdade de Arquitetura eUrbanismo da Universidade Presbiteriana Mackenzie, São Paulo, 2002. 22
  23. 23. Universidade Presbiteriana MackenzieGÖTZ, Karl-Heinz; HOOR, Dieter; MÖHLER, Karl; NATTERER; Timber design &construction sourcebook: a comprehensive guide to methods and practice. McGraw-Hill Publishing Company, 1989.IAAC. Fablab. Universidade da Cataluña, 2010. Disponível em<http://www.fablabhouse.com/>. Acesso em: 10 set de 2010.FREITAS, Carlos Geraldo Luz de; BRAGA, Tânia de Oliveira; BITAR, Omar Yazbek;FARAH, Flávio. Habitação e Meio Ambiente: abordagem integrada emempreendimentos de interesse social. Programa de tecnologia de habitação Habitare:São Paulo, 2001LEAL, Ubiratan. Popular com Tecnologia: Light Wood Frame. Revista Téchne, SãoPaulo, n° fev. 2002. 59,OCTAVIO, Lacombe. Diagramas Digitais: pensamento e gênese da arquitetura mediadapor tecnologias numéricas. São Paulo: FAU-USP, 2006.ORCIUOLI, Affonso. O impacto das tecnologias de fabricação digital nos processos dedesign. São Paulo, Revista AU, n° 183. Disponível em:<http://www.revistaau.com.br/arquitetura-urbanismo/183/imprime141180.asp> Acesso em:01 mar. 2010PUPO, Regiane T. Inserção da prototipagem e fabricação digitais no processo deprojeto: um novo desafio para o ensino de arquitetura. Tese de Doutorado. Faculdadede Arquitetura e Urbanismo da Universidade de Campinas, Campinas, 2008.QUEIJO, Camila. Arquitetura sustentável em madeira: aplicações e técnicasconstrutivas. PIBIC, Iniciação Científica, MackPesquisa. Faculdade de Arquitetura eUrbanismo da Universidade Prebiteriana Mackenzie, São Paulo, 2006.SASS, Lawrence. Synthesis of design production with integrated digital fabrication. In:Automation in Construction, vol. 16, 2007, p. 298-310.SASS, Lawrence; BOTHA, Marcel. The Instant House: A Model of Design Productionwith Digital Fabrication. International Journal of Architectural Computing, vol. 4, nº 4, 2006,p. 109-123.SASS, Lawrence. A Digitally Fabricated House for New Orleans. Massachusetts Institureof Technology, USA, 2008.SILVA, Ricardo D.. Habitação de Emergência com Resíduos de Madeira e Derivados.Londrina: EESC-USP, 2007. 23
  24. 24. VII Jornada de Iniciação Científica - 2011TAMKE, Martin; THOMSEN, Mette R.. Digital Wood Craft. Royal Academy of Fine Arts,Denmark, 2009UM TETO para o meu país. Reportagem. Disponível em:<http://umtetoparaomeupaís.org.br/> . Acesso em: 20 out. 2010AGRADECIMENTOSAo apoio recebido pelo LAPAC - Laboratório de Automação e Prototipagem para Arquiteturae Construção - da Unicamp que colaborou com o corte a laser da peças para a realizaçãodos modelos físicos.Contato: fvl.fer@gmail.com e cmeirelles@gmail.com 24

×