painel modular intertravado de matriz cimentÍcia … · agradeço primeiramente a deus por ter me...

UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA

CENTRO DE TECNOLOGIA

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL E

AMBIENTAL

- MESTRADO -

PAINEL MODULAR INTERTRAVADO DE MATRIZ

CIMENTÍCIA COM REFORÇO ESTRUTURAL DE BAMBUSA

VULGARIS

Por

José Augusto Gomes Neto

João Pessoa – PB

2017

JOSÉ AUGUSTO GOMES NETO

PAINEL MODULAR INTERTRAVADO DE MATRIZ

CIMENTÍCIA COM REFORÇO ESTRUTURAL DE BAMBUSA

VULGARIS

Dissertação apresentada ao Programa de Pós-

Graduação em Engenharia Civil e Ambiental

da Universidade Federal da Paraíba como

parte dos requisitos necessários para a

obtenção do título de Mestre em Engenharia

Civil e Ambiental.

Orientador: Prof. Dr. Normando Perazzo

Barboza

João Pessoa – PB

2017

v

Dedico esse trabalho a meus pais, que sempre apoiaram meus estudos.

vi

AGRADECIMENTOS

Agradeço primeiramente a Deus por ter me dado essa oportunidade e aos meus pais

Bony e Irene por apoiarem minhas decisões.

Agradeço ao Professor Normando Perazzo por ter me orientado em todo esse processo

de aprendizagem, sempre demonstrando paciência, sabedoria e humildade.

Agradeço aos técnicos do LABEME, Delby, Ricardo, Sebastião, Cláudio, Serginho,

Eliane, Zito, Misso e Beto, pois sem a ajuda deles este trabalho não seria possível.

Agradeço aos meus amigos mestrandos e doutorandos, Bruna, Sandra, Adriano,

Antônio, Bia, Pablo, Paloma, Evelyne, Cesar, Cicero, Gaby, Mariane, Leovegildo, Jeronimo e

Mellyne, que me ajudaram direta ou indiretamente neste processo de desenvolvimento e

aperfeiçoamento.

Agradeço ao Professor Antonio Ludovico Beraldo, por suas dicas e ensinamentos.

Agradeço aos Professores Givanildo e Aluísio por ajudarem a concessão de alguns dos

seus equipamentos para pesquisa.

Agradeço ao CNPq pela concessão da bolsa para o desenvolvimento deste mestrado.

Agradeço ao meu amor, Nayara, pela compreensão, companheirismo e amor de todo

esse tempo de estudo. Te amo!

Por fim, gostaria de agradecer a minha família Bony, Irene, João e Celiany, por terem

me apoiado e me guiado no caminho do conhecimento para que este momento chegasse.

vii

EPÍGRAFE

“Your future is created by what you do today not tomorrow”

Robert Kiyosaki

viii

RESUMO

Entre os materiais vegetais que têm potencial para ser aplicado na construção, destaca-se o

bambu. Trata-se de um material renovável, que apresenta eficiência energética e adequada

resistência mecânica que permite o desenvolvimento de novos sistemas construtivos eco-

eficientes. Neste estudo buscou-se desenvolver painéis pré-moldados modulares de matriz

cimentícia, dentro dos quais foram inseridos colmos de bambu da espécie Bambusa vulgaris.

Esses painéis, com 10 cm de espessura e 40 cm de largura, têm a altura calculada de sorte a se

ter o pé-direito mínimo tolerado pela legislação municipal, ou seja, 2,60 m. A matriz

cimentícia foi composta de uma argamassa de cimento Portland, areia, cal, além de fibras de

coco, com a finalidade de reduzir o peso e o consumo de cimento e agregado de Etileno Vinil

Acetato (EVA) oriundo de resíduos da fabricação de calçados. Colmos de bambu da espécie

em estudo foram caracterizados por meio de ensaios físicos (densidade, teor de umidade,

absorção de água em diversas condições, variações dimensionais e características

geométricas) e mecânicos (resistência à compressão, resistência à tração e cisalhamento, todas

paralelas às fibras. Para se chegar aos painéis estruturais, foram feitos diversos ensaios em

painéis em escala reduzida, com 10 cm de espessura, 20 cm de largura, por 40 cm de altura. O

objetivo principal era o de controlar a fissuração que tende a ocorrer paralelamente aos

colmos. Dois painéis em tamanho natural foram construídos e ensaiados no laboratório de

estruturas por meio de aplicação de cargas verticais. Tais painéis foram instrumentados com

medidores de deslocamentos e submetidos a carga crescente até a ruptura. Os painéis

apresentaram um bom desempenho estrutural, atingindo uma carga máxima linear equivalente

de, no mínimo, de 300 kN/m, o que os qualificam para uso em edificações de pelo menos dois

pisos.

Palavras-chave: Bambu. Painéis Modulares. Bambusa vulgaris. Eco-construção.

ix

ABSTRACT

Among the plant materials that have potential to be applied in construction, stands out the

bamboo. It is a renewable material, which presents energy efficiency and adequate

mechanical strength that allows the development of new eco-efficient building systems. In

this study it was sought to develop modular precast panels of cementitious matrix within

which there are culms of Bambusa vulgaris. These panels, 10 cm thick and 40 cm wide, have

the height calculated so as to have the minimum height allowed by municipal legislation, i.e.

2,60 m. The cement matrix was composed of a Portland cement mortar, sand, lime, as well as

coconut fibers and, in order to reduce the weight and the consumption of cement, Ethylene

Vinyl Acetate (EVA) from waste from the manufacture of footwear. Bamboo culms of the

specie under study were characterized by physical (mechanical properties, density, moisture

content, water absorption in various conditions, dimensional variations and geometrical

properties) and mechanical tests (compressive strength, tensile and shear strength, all parallel

to the fibers). In order to reach the structural panels, several tests were carried out on small

scale panels, 10 cm thick, 20 cm wide and 40 cm high. The main objective was to control the

cracking that tends to occurs parallel to the culms. Two life-size panels were constructed and

tested on structures laboratory. They were instrumented with displacement meters and

subjected to increasing load until rupture. The panels presented suitable structural

performance, reaching a maximum equivalent linear load of at least 300 kN / m, which

qualifies them for use in buildings of more than one floor.

Keywords: Bamboo. Modular Panels. Bambusa vulgaris. Eco-construction.

x

LISTA DE FIGURAS

Figura 1: Representação do processo de expansão e retração do bambu dentro da matriz

cimentícia.................................................................................................................................. 24

Figura 2: Fluxograma de classificação de tipos de painéis de bambu ...................................... 26

Figura 3: Painel pré-moldado em execução desenvolvido no Instituto do Bambu .................. 27

Figura 4: Painel modular desenvolvido no LABEME em 2006 ............................................... 28

Figura 5: Painel para habitação de baixo custo ........................................................................ 29

Figura 6: Painel modular de bambu para vedação .................................................................... 30

Figura 7: Painel modular de bambu para vedação .................................................................... 30

Figura 8: Gabarito e Montagem dos painéis de bambu ............................................................ 31

Figura 9: Fixação das varas de bambu...................................................................................... 31

Figura 10: Painel finalizado com esteiras de bambu ................................................................ 33

Figura 11: Painel com bambus em sua forma natural .............................................................. 33

Figura 12: Painel feito com peças trançadas de bambu ............................................................ 34

Figura 13: Gabarito para produção de painel de bambu a ser preenchido com terra ............... 34

Figura 14: Painel de vedação feito com bambu e terra crua ..................................................... 35

Figura 15: Detalhes construtivos do painel do tipo bahareque ................................................. 35

Figura 16: Edificação construída com o sistema de painéis do tipo bahareque ....................... 36

Figura 17: Detalhes construtivos dos painéis preenchidos com barro ...................................... 36

Figura 18: Preenchimento da parede de bambu........................................................................ 37

Figura 19: Painel com varas estacadas verticalmente .............................................................. 38

Figura 20: Painel feito de bambus estacados nas duas direções, uma das técnicas mais simples

.................................................................................................................................................. 38

Figura 21: Painéis de bambu formando detalhes vazados e variados ....................................... 39

Figura 22: (a) Pavilhão do Menino Pescador, Centro Cultural O Menino e o Mar, Ubatuba –

SP, Arq° Ruy Otake; (b) Detalhe do painel de bambu trançado, utilizado como vedação. ..... 39

Figura 23: Estrutura do painel artesanal tensionado ................................................................. 40

Figura 24: Moinho-de-facas ..................................................................................................... 42

Figura 25: Resíduos de EVA antes da trituração ...................................................................... 42

Figura 26: Resíduos de EVA depois da trituração ................................................................... 43

Figura 27: Quantidade de EVA retido em cada peneira ........................................................... 43

Figura 28: Ensaio adaptado de massa especifica no EVA adaptado ........................................ 44

Figura 29: Fibra de Coco in natura ........................................................................................... 45

xi

Figura 30: Colmos recém cortados e armazenados .................................................................. 46

Figura 31: Estado do Bambuzal na UFPB – ausência de manejo ............................................ 46

Figura 32: Regularização da superfície do bambu em lixadeira de disco ................................ 47

Figura 33: Corpos de prova utilizados no ensaio de resistência à compressão paralela às fibras

.................................................................................................................................................. 47

Figura 34: Corpos de prova após o ensaio de compressão paralela às fibras ........................... 48

Figura 35: Aferição das dimensões dos corpos de prova ......................................................... 48

Figura 36: Corpos de prova para ensaio de teor de umidade oriundos do ensaio de compressão

.................................................................................................................................................. 49

Figura 37: Corpos de prova para ensaio de teor de umidade x resistência à compressão

paralela às fibras ....................................................................................................................... 49

Figura 38: Corpos de prova em processo de secagem natural protegidos por tela ................... 50

Figura 39: Processo de ensaio para obtenção do volume dos corpos de prova ........................ 51

Figura 40: Corpos de prova do ensaio de absorção parcial ...................................................... 52

Figura 41: Processo de pesagem diária dos corpos de prova ................................................... 53

Figura 42: Corpos de prova marcados para ensaio de retração e massa específica aparente ... 55

Figura 43: Colmos inteiros coletados para ensaios .................................................................. 56

Figura 44: Corpo de prova para ensaio de tração paralela às fibras ......................................... 57

Figura 45: Corpo de prova para o ensaio de tração .................................................................. 58

Figura 46: Ensaio de tração na máquina universal de ensaios ................................................. 58

Figura 47: Corpo de prova para ensaio de cisalhamento .......................................................... 59

Figura 48: Corpo de prova para ensaio de cisalhamento .......................................................... 59

Figura 49: Ensaio de cisalhamento na máquina universal de ensaios ...................................... 59

Figura 50: Projeto de painel modular com reforço estrutural de bambu .................................. 60

Figura 51: Dimensões da forma para o painel modular ............................................................ 60

Figura 52: Fôrma do painel modular em escala real ................................................................ 61

Figura 53: Dimensões da forma em escala reduzida ................................................................ 61

Figura 54: Fôrma para painel em escala reduzida .................................................................... 62

Figura 55: Posicionamento dos colmos na fôrma para painel em escala reduzida ................... 63

Figura 56: Espaçador utilizado na moldagem dos painéis modulares ...................................... 64

Figura 57: Ácido Bórico e Bórax Decahidratado para tratamento dos colmos de bambu ....... 64

Figura 58: Colmos de bambu imersos na solução de Ácido Bórico + Bórax ........................... 65

Figura 59: Aspecto dos colmos após 7 dias imersos na solução preservativa .......................... 65

xii

Figura 60: Projeto inicial da estufa ........................................................................................... 66

Figura 61: Projeto inicial executado ......................................................................................... 66

Figura 62: Estufa aberta com colmos de bambu durante o dia ................................................. 67

Figura 63: Estufa fechada durante a noite com colmos de bambu ........................................... 68

Figura 64: EVA imerso em água potável ................................................................................. 69

Figura 65: Processo de lavagem das fibras de coco ................................................................. 69

Figura 66: Proposta de montagem do painel com travamento de taliscas de bambu ............... 70

Figura 67: Curva Granulométrica da Areia Média ................................................................... 71

Figura 68: Curva Granulométrica da Areia Fina ...................................................................... 72

Figura 69: Curva Granulométrica do EVA Branco .................................................................. 73

Figura 70: Curva Granulométrica do EVA Preto ..................................................................... 73

Figura 71: Curva Granulométrica do EVA Marrom ................................................................ 73

Figura 72: Tipos de corpos de prova utilizados nesse estudo................................................... 74

Figura 73: Resultados do ensaio de compressão paralela às fibras .......................................... 76

Figura 74: Gráfico comparativo de resistências à compressão paralela às fibras .................... 77

Figura 75: Gráfico do teor de umidade x resistência à compressão paralela às fibras com

influência do grupo estufa ........................................................................................................ 79

Figura 76: Gráfico do teor de umidade x resistência à compressão paralela às fibras sem

influência do grupo estufa ........................................................................................................ 80

Figura 77: Curva de secagem natural do B. vulgaris ................................................................ 81

Figura 78: Gráfico comparativo de teores de umidade natural ................................................ 82

Figura 79: Comparativo de peso específico entre espécies de bambu ..................................... 84

Figura 80: Absorção de umidade do estado natural a saturação............................................... 85

Figura 81: Absorção de umidade do estado seco em estufa ao saturado .................................. 86

Figura 82: Gráfico dos resultados de absorção do estado seco natural ao saturado ................. 86

Figura 83: Perda de umidade do estado saturado ao seco em estufa ........................................ 87

Figura 84: Perda de umidade do estado saturado ao seco natural ............................................ 88

Figura 85: Perca de umidade do estado natural ao seco em estufa ........................................... 88

Figura 86: Comparação da retração radial ................................................................................ 90

Figura 87: Comparação da retração axial ................................................................................. 91

Figura 88: Comparação da retração tangencial ........................................................................ 91

Figura 89: Comparação do inchamento radial .......................................................................... 95

Figura 90: Comparação do inchamento axial ........................................................................... 95

xiii

Figura 91: Comparação do inchamento tangencial .................................................................. 96

Figura 92: Resultado do teste de dimensão internodal ............................................................. 97

Figura 93: Diâmetro externo do colmo de B. vulgaris ............................................................. 98

Figura 94: Espessura da parede do colmo de B. vulgaris ......................................................... 98

Figura 95: Gráfico tensão x deformação para amostra mais representativa do grupo sem nó . 99

Figura 96: Gráfico tensão x deformação para amostra mais representativa do grupo com nó

................................................................................................................................................ 100

Figura 97: Comparativo das resistências à tração paralela às fibras em corpos de prova com nó

................................................................................................................................................ 101

Figura 98: Comparativo das resistências à tração paralela às fibras em corpos de prova sem nó

................................................................................................................................................ 102

Figura 99: Corpo de prova com cisalhamento descontínuo ................................................... 103


................................................................................................................................................ 104

Figura 101: Gráfico tensão x deformação para amostra mais representativa do grupo sem nó

................................................................................................................................................ 104

Figura 102: Comparativo das resistências ao cisalhamento paralelo às fibras em corpos de

prova com nó .......................................................................................................................... 106

Figura 103: Comparativo das resistências ao cisalhamento paralelo às fibras em corpos de

prova sem nó ........................................................................................................................... 106

Figura 104: Painéis em escala reduzida .................................................................................. 107

Figura 105: Bambus impermeabilizados com parafina .......................................................... 108

Figura 106: Painel PR006 fissurado desde a desforma .......................................................... 108

Figura 107: Bambus isolados com fita adesiva ...................................................................... 109

Figura 108: Painel PR007 sem fissuras .................................................................................. 109

Figura 109: Tratamento do bambu com produto impermeabilizante ..................................... 110

Figura 110: Painel em escala reduzida PR008 ....................................................................... 110

Figura 111: Colmos de bambu isolados com resina ............................................................... 111

Figura 112: Painel em escala reduzida PR009 após desforma ............................................... 111

Figura 113: Painel em escala reduzida PR011 já fissurado após desforma ............................ 112

Figura 114: Painel em escala reduzida PR012 já fissurado após desforma ............................ 112

Figura 115: Colmos e forma antes da moldagem ................................................................... 113

Figura 116: Painel em escala reduzida PR013 após 50 dias de moldagem ............................ 113

xiv


Figura 118: Painel em escala reduzida PR014 após 50 dias de moldado ............................... 114


Figura 120: Painel em escala reduzida PR015 após 50 dias de moldagem ............................ 115

Figura 121: Variação de temperatura para situação 1 – só energia solar ............................... 116

Figura 122: Variação de temperatura para situação 2 – solar e lâmpadas .............................. 117

Figura 123: Montagem do painel modular ............................................................................. 118

Figura 124: Painel modular moldado ..................................................................................... 119

Figura 125: Painel modular em processo de cura ................................................................... 119

Figura 126: Painel Modular 1 com pequenas fissuras ............................................................ 120

Figura 127: Instrumentação para ensaio do Painel Modular 1 ............................................... 121

Figura 128: Painel Modular 1 no momento crítico do ensaio ................................................ 122

Figura 129: Gráfico CARGA x DESLOCAMENTO do Painel Modular 1 ........................... 123

Figura 130: Lado 1 do painel modular 1 que sofreu compressão ........................................... 124

Figura 131: Lado 2 do painel 1 que sofreu tração .................................................................. 124

Figura 132: Instrumentação para ensaio do Painel Modular 2 ............................................... 125

Figura 133: Ponto Crítico no ensaio do Painel Modular 2 ..................................................... 125

Figura 134: Curva CARGA x DESLOCAMENTO do Painel Modular 2 ............................. 126

Figura 135: Lado 1 do painel modular 2 que sofreu compressão .......................................... 127

Figura 136: Lado 2 do painel 2 que sofreu tração .................................................................. 127

xv

LISTA DE TABELAS

Tabela 1: Ensaios de caracterização da areia ............................................................................ 41

Tabela 2: Detalhamento dos traços e métodos utilizados nos painéis ...................................... 62

Tabela 3: Caracterização das Areias Media e Fina ................................................................... 71

Tabela 4: Caracterização Física do EVA .................................................................................. 72

Tabela 5: Resultados do ensaio de compressão paralela às fibras ............................................ 75

Tabela 6: Resultados do ensaio de resistência à compressão ................................................... 75

Tabela 7: Comparação de ensaio à compressão paralela às fibras de diferentes espécies ....... 76

Tabela 8: Resultados do ensaio de teor de umidade de equilíbrio x resistência à compressão

paralela às fibras. ...................................................................................................................... 78

Tabela 9: Resultados do ensaio de secagem natural do B. vulgaris ......................................... 81

Tabela 10: Tabela de comparação dos teores de umidade ........................................................ 82

Tabela 11: Resultados do ensaio de peso específico para o B. vulgaris ................................... 83

Tabela 12: Comparativo do peso específico entre espécies ..................................................... 84

Tabela 13: Resultados do ensaio de variação dimensional – retração ...................................... 89

Tabela 14: Comparação de resultados de diferentes espécies de variação dimensional –

retração ..................................................................................................................................... 89

Tabela 15: Resultados do ensaio de retração pelo processo de secagem em estufa ................. 92

Tabela 16: Resultados do ensaio de retração e massa específica em corpos de prova

cilíndricos ................................................................................................................................. 93

Tabela 17: Resultados do ensaio de variação dimensional - inchamento................................. 93

Tabela 18: Comparação de resultados de diferentes espécies de variação dimensional –

inchamento................................................................................................................................ 94

Tabela 19: Resultados do ensaio de inchamento de pequenos corpos de prova (partindo do

estado seco em estufa) .............................................................................................................. 96

Tabela 20: Resultados do ensaio de tração paralela às fibras em B. vulgaris .......................... 99

Tabela 21: Comparativo de resultados do ensaio de tração paralela às fibras para diferentes

espécies de bambu .................................................................................................................. 100

Tabela 22: Resultados do ensaio de cisalhamento interlaminar paralelo às fibras ................. 103

Tabela 23: Comparativo de Resistências ao Cisalhamento Paralelo às Fibras....................... 105

xvi

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas

EVA – Etil Vinil Acetato

GPa – Gigapascal

H – Teor de umidade natural

kN – Quilonewton

kN/m - Quilonewton por metro

kN/m³ - Quilonewton por metro cúbico

MPa – Megapascal

P0 – Peso seco em estufa

pH – Potencial hidrogeniônico

PRA – Peso do recipiente + água destilada

PRAA - Peso do recipiente + água destilada + amostra

Ps – Peso seco ao ar

PVC – Policloreto de vinila

UFAL – Universidade Federal de Alagoas

UFPB – Universidade Federal da Paraíba

γ – Peso específico

xvii

SUMÁRIO

AGRADECIMENTOS .............................................................................................................. vi

EPÍGRAFE ............................................................................................................................... vii

RESUMO.................................................................................................................................viii

ABSTRACT .............................................................................................................................. ix

LISTA DE FIGURAS ................................................................................................................ x

LISTA DE TABELAS.............................................................................................................. xv

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS ............................................................................. xvi

SUMÁRIO .............................................................................................................................. xvii

1. INTRODUÇÃO ................................................................................................................. 21

1.1 Objetivo Geral ............................................................................................................ 23

1.2 Objetivos Específicos................................................................................................. 23

2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ..................................................................................... 24

2.1 O Bambu em Sistemas Construtivos de Painéis ........................................................ 25

2.1.1 Painéis Pré-fabricados Estruturais ...................................................................... 26

2.1.2 Painéis Pré-fabricados de Vedação..................................................................... 29

2.1.3 Painéis Pré-fabricados com Colmos Inteiros ...................................................... 31

2.1.4 Painéis Pré-fabricados com Esterilhas de bambu ............................................... 32

2.1.5 Painéis Artesanais ............................................................................................... 33

2.1.6 Painéis Artesanais com Colmo Inteiro ............................................................... 34

2.1.7 Painéis Artesanais com Colmo Inteiro e Esteiras ............................................... 35

2.1.8 Painéis Artesanais com Colmo Inteiro e Ripas .................................................. 36

2.1.9 Painéis Artesanais com Colmo Inteiro para Cercados........................................ 37

2.1.10 Painéis Artesanais com Colmos Inteiros Vazados ............................................. 38

2.1.11 Painéis Artesanais com Colmo Inteiro Tensionados .......................................... 39

3. MATERIAIS E MÉTODOS .............................................................................................. 41

3.1 Materiais Ligantes ...................................................................................................... 41

3.2 Areia ........................................................................................................................... 41

3.3 EVA (Etil Vinil Acetato) ........................................................................................... 41

3.3.1 Ensaio de Massa Específica ................................................................................ 43

3.4 Fibra de Coco ............................................................................................................. 44

xviii

3.5 Bambu ........................................................................................................................ 45

3.5.1 Resistência à compressão paralela às fibras ....................................................... 46

3.5.2 Teor de Umidade x Resistência à Compressão Paralela às Fibras ..................... 49

3.5.3 Teor de Umidade Natural ................................................................................... 50

3.5.4 Peso Específico ................................................................................................... 51

3.5.5 Secagem natural do Bambusa vulgaris ............................................................... 52

3.5.6 Absorção parcial – a partir do corte.................................................................... 52

3.5.7 Absorção total ..................................................................................................... 53

3.5.8 Absorção parcial – seco ao ar ............................................................................. 53

3.5.9 Perda de umidade total ....................................................................................... 53

3.5.10 Perda de umidade parcial - secagem ao ar .......................................................... 54

3.5.11 Perda de umidade parcial – secagem em estufa ................................................. 54

3.5.12 Variação dimensional: retração em pequenos corpos de prova (processo de

secagem natural) ................................................................................................................ 54


secagem em estufa) ............................................................................................................ 54

3.5.14 Variação dimensional: retração em corpos de prova cilíndricos ........................ 55

3.5.15 Variação dimensional: inchamento em pequenos corpos de prova (partindo do

estado seco natural) ............................................................................................................ 55


estado seco em estufa) ....................................................................................................... 56

3.5.17 Comprimento do internódio................................................................................ 56

3.5.18 Diâmetro externo do colmo ................................................................................ 56

3.5.19 Espessura da parede do colmo ............................................................................ 57

3.5.20 Tração paralela às fibras ..................................................................................... 57

3.5.21 Cisalhamento interlaminar .................................................................................. 58

3.6 Sistema de painéis modulares .................................................................................... 60

3.6.1 Fôrmas ................................................................................................................ 60

3.6.2 Traços e tratamentos ........................................................................................... 62

3.6.3 Posicionamento dos colmos no painel ................................................................ 63

3.6.4 Tratamento bambu para utilização dos colmos no painel modular .................... 64

3.6.5 Estufa semi-ecológica ......................................................................................... 65

3.6.6 Tratamento do EVA e da Fibra de Coco para utilização no painel modular ...... 68

xix

3.6.7 Travamento dos colmos de bambu ..................................................................... 69

3.6.8 Concreto utilizado para os painéis modulares .................................................... 70

4. RESULTADOS E DISCUSSÕES ..................................................................................... 71

4.1 Areia ........................................................................................................................... 71

4.2 EVA ........................................................................................................................... 72

4.3 Bambu ........................................................................................................................ 74

4.3.1 Resistência à compressão paralela às fibras ....................................................... 74

4.3.2 Teor de Umidade de Equilíbrio X Resistência à Compressão Paralela às Fibras

78

4.3.3 Teor de Umidade Natural ................................................................................... 80

4.3.4 Peso Específico ................................................................................................... 83

4.3.5 Absorção parcial – a partir do corte.................................................................... 85

4.3.6 Absorção total ..................................................................................................... 85

4.3.7 Absorção parcial – seco ao ar ............................................................................. 86

4.3.8 Perda de umidade total ....................................................................................... 87

4.3.9 Perda de umidade parcial – secagem ao ar ......................................................... 87

4.3.10 Perda de umidade parcial – secagem em estufa ................................................. 88


secagem natural) ................................................................................................................ 88


secagem em estufa) ............................................................................................................ 91

4.3.13 Variação dimensional: retração em corpos de prova de cilíndricos ................... 92

4.3.14 Variação dimensional: inchamento em pequenos corpos de prova .................... 93

4.3.15 Variação dimensional: total ................................................................................ 96

4.3.16 Comprimento do internódio................................................................................ 97

4.3.17 Diâmetro externo do colmo ................................................................................ 97

4.3.18 Espessura da parede do colmo ............................................................................ 98

4.3.19 Tração paralela às fibras ..................................................................................... 98

4.3.20 Cisalhamento interlaminar paralelo às fibras ................................................... 102

4.4 Sistema de painéis modulares .................................................................................. 107

4.4.1 Testes com painéis modulares em escala reduzida ........................................... 107

4.4.2 Variação de temperatura na estufa semi-ecológica .......................................... 116

4.4.3 Concreto utilizado para os painéis modulares .................................................. 117

xx

4.4.4 Painéis modulares em escala real ..................................................................... 117

5. CONSIDERAÇÕES FINAIS .......................................................................................... 128

5.1 Sugestões para Trabalhos Futuros ........................................................................... 130

6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................................ 131

21

1. INTRODUÇÃO

A natureza possui uma biodiversidade tão abundante que é possível afirmar que

grande parte dos problemas da humanidade já está por ela solucionados, sendo necessário

apenas um olhar mais atencioso à mesma. Ao observar a natureza, é possível identificar a

vasta disponibilidade de fibras vegetais existentes que têm sido utilizadas desde a pré-história

para os mais diversos fins. Por se tratarem de um material natural, as fibras vegetais sofrem

variações consideráveis em suas propriedades mecânicas devido às características do solo e

com as condições climáticas do ambiente de onde são extraídas. A idade da planta de onde as

fibras são retiradas também influencia nas propriedades mecânicas: fibras de madeira mais

velhas tendem a apresentar resistência mais elevada do que aquelas extraídas de plantas mais

jovens (COUTTS, 1988). Tais fibras podem ser utilizadas em combinação com outros

materiais como matrizes de diversos ligantes, e possuem a capacidade de gerar excelentes

elementos construtivos para a construção civil.

Entre os materiais vegetais que têm potencial para ser aplicado na construção, destaca-

se o bambu, que de acordo com Ghavami (2005) possui rápido crescimento e adquire

resistência mecânica máxima após poucos anos. O autor acrescenta que, diferentemente do

que se acredita, o bambu não é uma arvore e sim uma grama gigante da família

Bambusoideae. Seu colmo de forma cilíndrica é formado por fibras longitudinais paralelas

embebidas numa matriz de lignina, e na direção paralela às fibras o bambu apresenta maior

resistência mecânica.

O bambu, em regiões tropicais, tem mostrado ser um material orgânico fibroso muito

importante na fabricação de inúmeros produtos. Em todos os continentes habitados, com

exceção da Europa, existem espécies nativas de bambu. Nos trópicos o bambu se apresenta

em maior número, com cerca de 75 gêneros e 1250 espécies, sendo estas desde pequenas

gramíneas e chegando até espécies gigantes com mais de 40 m de altura e 30 cm de diâmetro

(TEWARI, 1993). Os gêneros Bambusa e Dendrocalamus possuem um valor econômico mais

elevado para os usos estruturais nas regiões Sul e Sudeste da Ásia por causa da sua fácil

disponibilidade local (WILLIAMS e RAO, 1994).

As denominações do bambu no mundo são as mais diversas e o mesmo é amplamente

conhecido. De acordo com Pereira & Beraldo (2016), na Índia o bambu é conhecido como “a

madeira dos podres”, na China “o amigo das pessoas”, no Vietnã “o irmão”, já no Ocidente o

bambu é relacionado a obras de menor importância. As utilizações do mesmo em todo o

22

mundo são as mais diversas, desde alimentação, cosméticos, energia, aquedutos, pontes,

artesanato, construção civil e rural, entre outros. Pereira & Beraldo apud Hidalgo-López

(2003) afirmaram que “atualmente tem-se revivido vários antigos usos que se faziam com o

bambu, como aplicações em medicina, farmácia, química e em outros campos industriais”.

O bambu apresenta-se como excelente material renovável que possui as características

desejáveis para o desenvolvimento de novos sistemas construtivos. Aspectos como baixo

custo, disponibilidade dos materiais, economia de energia, facilidade de confecção e produção

são apenas alguns motivos pelos quais países com déficit habitacional estão procurando

utilizar cada vez mais o bambu em conjunto com matrizes cimentícias.

Na sociedade atual a necessidade de moradia é algo que atinge toda população

mundial. Como forma de se tentar minimizar esta realidade, têm sido feitos investimentos no

desenvolvimento e aplicação de diversas tecnologias da indústria da construção. A indústria

do concreto e do aço cresce a passos largos, por meio de investimentos oriundos de fontes

públicas e privadas. Entretanto, não se pode esquecer que os recursos naturais são finitos, e

hoje já se pode sentir algumas consequências que a sua exploração desenfreada pode causar.

De acordo com Mehta & Monteiro (2008), o concreto é o segundo material mais consumido

no mundo. Porém o consumo energético para produção desse material é extremamente alto e

o custo da energia está se tornando cada vez mais elevado. Dessa forma, torna-se necessário o

desenvolvimento de novas tecnologias e de sistemas construtivos menos agressivos ao

ambiente e que colaborem tanto para a redução do déficit habitacional quanto para a oferta de

produtos ditos “eco-eficientes”.

Entre eles, tem-se o bambu, material renovável, que tem despertado o interesse e

estudos em todo o mundo. Entretanto, ainda existem lacunas que necessitam de maiores

investigações. Por exemplo, painéis modulares com reforço estrutural de bambu são um dos

temas que, em virtude de seu comportamento estrutural, apresenta potencial para várias

aplicações na construção civil; entretanto, nos últimos anos não foram desenvolvidos muitos

estudos sobre esse tópico.

No nordeste brasileiro há plantações de bambu para fabricação de papel e elas estão

localizadas principalmente na faixa litorânea entre a Paraíba e Pernambuco. Fora dessa região

ainda não é comum efetuar-se um manejo correto dos bambuzais, normalmente encontrados

às margens das estradas, o que dificulta o uso do bambu, pois além da dificuldade do acesso,

os colmos tendem a crescerem tortos e fora de padrão.

23

Acredita-se que por meio da divulgação científica pode-se despertar o interesse para o

uso dessa matéria prima tão versátil. Para que próximas gerações possam dispor de materiais

mais sustentáveis, é importante que se faça a divulgação do potencial da planta para as mais

diferentes áreas do conhecimento.

1.1 Objetivo Geral

Desenvolver painéis modulares de matriz cimentícia com reforço estrutural de colmos

de Bambusa vulgaris para uso em edificações que apresentem um menor impacto ambiental.

1.2 Objetivos Específicos

• Caracterizar física e mecanicamente os colmos de Bambusa vulgaris;

• Desenvolver as fôrmas para confecção dos painéis modulares;

• Elaborar um sistema prático de moldagem dos painéis modulares;

• Criar um dispositivo prático e simples para secagem de colmos de até 2,5m;

• Avaliar o comportamento estrutural dos painéis.

24

2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

Os materiais vegetais têm em comum a propriedade de apresentar variações

dimensionais quando absorvem água, o que se dá com facilidade, tendo em vista sua origem

biológica. Trata-se de um dos inconvenientes do uso das fibras vegetais em matrizes

cimentícias, pois a interação entre a matriz e a fibra é prejudicada por esse fenômeno.

Subrahmanyam (1984) mostrou que o bambu pode absorver até 100% do seu peso

seco quando imerso em água; já Moroz (2014) apud Mehra (1951) defendeu que seria

possível chegar a valores extremos de 300% de absorção. Por esse motivo Moroz (2014)

ressaltou que ao utilizar o bambu sem tratamento em concreto fresco, o mesmo absorverá

parte da água presente na mistura e iniciará o processo de inchamento, uma vez que o

concreto em seu estado fresco dispõe de água livre e não possui resistência mecânica

suficiente para suportar o aumento de volume, aparecendo fissuras. Após o período de cura o

bambu ajustará seu teor de umidade ao ambiente o que fará com que o mesmo volte a reduzir

de volume deixando vazios dentro do concreto, perdendo a superfície de contato com a matriz

cimentícia. Tal processo pode ser visualizado na Figura 1.

Figura 1: Representação do processo de expansão e retração do bambu dentro da matriz cimentícia

Fonte: Adaptado de Ghavami (2005)

Como forma de solução poder-se-ia utilizar os colmos já no seu estado saturado, para

que os mesmos não absorvessem água presente na matriz cimentícia; entretanto, após o

período de cura do concreto o bambu irá retrair e perder a aderência com a matriz (MOROZ,

2014). Para utilização do bambu dentro da matriz cimentícia pesquisadores defendem que o

bambu deve ser tratado com materiais impermeabilizantes. Diferentes materiais já foram

testados desde os materiais betuminosos até ceras naturais e sintéticas.

25

2.1 O Bambu em Sistemas Construtivos de Painéis

Os painéis de vedação podem ser um dos principais elementos construtivos dentro de

uma edificação. Os mesmos podem ser executados de diversas maneiras, com o emprego de

tecnologias que variam de região para região, levando-se em consideração o clima, a

necessidade de vedação total ou parcial da edificação ou dos ambientes, a cultura construtiva,

dentre outros fatores que condicionam a escolha do tipo de painel.

Segundo Teixeira (2013), devido à grande preocupação que se tem hoje com as

questões ligadas ao desequilíbrio ambiental, é cada vez maior a busca por materiais de baixos

impacto ambiental e energético, capazes de reduzir o uso de materiais industrializados, os

quais utilizam tecnologias que agridem o meio ambiente.

Para Ganapathy et al. (2002), o primeiro painel de bambu foi produzido na China, em

1940. Desde então, dezenas de tipos de painéis foram desenvolvidos. Todavia, do total de

painéis produzidos, apenas alguns como o Bamboo Mat Board e o Bamboo Strip Board são

provenientes de detalhadas investigações e produzidos em escala industrial. Entre os países

produtores destacam-se a China, Índia, Tailândia, Vietnã, Costa Rica e Malásia.

Deve ser ressaltado que a grande vantagem da produção de painéis de bambu é o baixo

conhecimento técnico necessário para produção dos mesmos, sendo possível a produção por

comunidades com apenas conhecimentos básicos. Pode-se citar o exemplo da Colômbia que

produz painéis em pequenas comunidades sem a intervenção da indústria na produção dos

mesmos.

Os painéis de bambu geralmente são caracterizados em duas categorias diferentes: os

artesanais e os pré-fabricados. Dentre os pré-fabricados destacam-se os painéis de vedação e

os painéis de bambu estruturais ou autoportantes. Esses pré-fabricados surgem como uma

importante opção frente às exigências de qualidade e produtividade no mercado. Atualmente,

é buscada cada vez mais a racionalização das obras civis, na tentativa de evitar desperdícios,

perda de tempo e aumento da produtividade.

Diferentes tecnologias podem ser empregadas na produção de fechamentos verticais

com painéis de bambu. Desde esteiras entrelaçadas até módulos pré-fabricados com o uso de

madeira e de bambu, os quais podem ser revestidos ou não, e cuja ligação podem ser feitas

com o uso de fibras naturais ou sintéticas, adicionando um detalhe a mais para estrutura

(TEIXEIRA, 2013).

26

Para melhor ilustrar a classificação dos painéis de bambu foi confeccionado um

fluxograma que descreve as categorias mais estudadas e desenvolvidas de painéis com bambu,

conforme apresentado na Figura 2.

Figura 2: Fluxograma de classificação de tipos de painéis de bambu

Fonte: Elaborado pelo autor

Destaque-se ainda que dentre os painéis revestidos podem existir inúmeras variações e

combinações de revestimentos tais como: terra, gesso, cimento portland, etc. Os quais, podem

ser combinados com fibras naturais ou fibras artificiais. Também podem ser empregados

outros materiais como EVA, EPS, argilas expandidas, entre outros, que podem entrar na

mistura como agregados leves. Já os que não possuem revestimentos podem ser diferenciados

com diferentes tipos de ligações e uniões efetuadas entre os colmos.

2.1.1 Painéis Pré-fabricados Estruturais

Um dos modelos de painéis modulares pré-fabricados foi desenvolvido pelo Instituto

do Bambu, localizado na UFAL em Maceió. Segundo os pesquisadores Cardoso Jr. & Sartori

(2004), o sistema construtivo foi desenvolvido a partir de painéis básicos modulares de bambu

com as dimensões de 100 cm de altura, 50 cm de largura e 9,5 cm de espessura. O painel é

formado por colmos de bambu alinhados paralelamente e protegidos por uma mistura de

matriz cimentícia que contem reforço de raspa de borracha de pneu, assim como bambu

27

triturado. Na Figura 3, pode-se observar um painel em execução e a elaboração de uma parede

com eles constituída.

Figura 3: Painel pré-moldado em execução desenvolvido no Instituto do Bambu


Nesse sistema do Instituto do Bambu, os painéis foram projetados com encaixe do tipo

macho/fêmea. Pilares e vigas são compostos por um colmo envolvido no compósito

cimentício.

Os painéis anteriormente apresentados não atingem a altura total da parede,

apresentando descontinuidade, o que reduz a capacidade portante. Sobrinho Junior (2006)

Buscou aprimorar na UFPB o sistema construtivo do Instituto do Bambu, utilizando um

painel único. Para tal, o estudo propôs a construção de painéis com a altura da parede, porém

alterando suas dimensões e removendo as peças em forma de coluna.

No estudo desenvolvido por Sobrinho Junior (2006), com a espécie Bambusa vulgaris,

os painéis foram confeccionados com as dimensões de 220 cm de altura, 40 cm de largura e

10 cm de espessura. Dessa forma, os painéis foram construídos utilizando quatro colmos de

bambu para toda altura, evitando-se que houvesse um painel sobreposto a outro, o que evita a

redução na resistência mecânica da parede como um todo. A argamassa de preenchimento

utilizada neste estudo foi muito semelhante àquela que foi utilizada no estudo prévio

desenvolvido no Instituto do Bambu. Os painéis foram ensaiados à compressão (Figura 4) e

apresentaram grande capacidade de carga.

28

Figura 4: Painel modular desenvolvido no LABEME em 2006

Fonte: Sobrinho Junior (2006)

Em seu estudo Sobrinho Junior (2006), como forma de garantir a resistência mecânica

e evitar o ataque de predadores os colmos dos bambus foram submetidos a um processo de

secagem e tratamento imunizante com óleo diesel. Nessa estrutura considera-se que a maior

parte da resistência mecânica tem origem no bambu, sendo a argamassa utilizada no painel

apenas como vedação e proteção dos colmos. Entretanto, durante a pesquisa surgiram

dificuldades com relação à fissuração do painel devido a expansão do bambu dentro da

argamassa.

Por essas e outras razões que alguns pesquisadores optaram por utilizar o bambu em

painéis sem o revestimento de matrizes cimentícias. Nikam (2013) desenvolveu um painel

pré-moldado estrutural onde o bambu é o elemento principal para construção de moradias de

baixo custo (Figura 5).

29

Figura 5: Painel para habitação de baixo custo

Fonte: Nikam (2013)

2.1.2 Painéis Pré-fabricados de Vedação

Para Teixeira (2006), é comum a utilização de painéis de vedação com bambus

aparentes, compondo formas geométricas e desenhos variados nas fachadas das edificações.

Porém devido à sua maior exposição ao clima e as intempéries, tais painéis apresentam

limitada vida útil. As dimensões dos painéis foram 100cm de largura x 100 cm de altura x 6

cm de espessura.

Em seu trabalho, Teixeira (2013) desenvolveu painéis de vedação com a estrutura de

bambu e o fechamento de argamassa. As Figura 6 e Figura 7 mostram o painel desenvolvido

em detalhes.

30

Figura 6: Painel modular de bambu para vedação

Fonte: Teixeira (2013)

Figura 7: Painel modular de bambu para vedação


Para esse painel a autora utilizou duas espécies de bambu, sendo, o Bambusa tuldoides

como preenchimento e o Phyllostachys bambusoides como moldura do painel. O painel

passou por um tratamento de mineralização que, de acordo com Alves (1976) “consiste na

preparação de uma solução de silicato de sódio, que ao ser aplicada em fibras vegetais, ajuda

a eliminar o efeito da absorção de água destes materiais”. Segundo a autora esse processo se

mostrou eficiente. O painel foi chapiscado com uma mistura feita de cimento e areia,

adicionada de adesivo de base acrílica. Já para a argamassa de revestimento foi feito um traço

padrão de cimento, cal e areia.

31

2.1.3 Painéis Pré-fabricados com Colmos Inteiros

Em Límon, Costa Rica, foi implantada uma fábrica de painéis para viabilizar a

construção de 10 casas por semana. A fábrica que possui 400 m² de área coberta foi criada

dentro do Proyecto Nacional del Bambú em 1981 pela Fundação Nacional de Bambu, a

FUNBAMBU (FUNBAMBU, 1992).

Para cada unidade habitacional eram utilizados 17 painéis que por sua vez,

necessitavam de 1200 varas de bambus do tipo “cana-brava”. Para a pesquisadora Teixeira

(2006) havia uma necessidade de a fábrica ser localizada próxima às plantações de bambu,

possuir vias de acesso e ser próxima a regiões de maior demanda habitacional.

Eram utilizados gabaritos metálicos e de madeira para a produção dos painéis como

um padrão; os colmos eram tratados através do método de Boucherie com uma mistura de

ácido bórico, e os bambu eram fixados às molduras com grampeadores pneumáticos. As

Figura 8 e Figura 9 mostram algumas imagens da produção dos painéis de bambu na fábrica

da FUNBAMBU.

Figura 8: Gabarito e Montagem dos painéis de bambu


Figura 9: Fixação das varas de bambu


32

Para o pesquisador Gutiérrez (1991), as características desse painel que mais se

destacam são o baixo peso que mesmo com o revestimento situava-se entre 90 e 130 kg/m³,

correspondendo a de 35% de uma parede similar de blocos de concreto. Também se ressaltou

sua elevada resistência mecânica, que chegou a alcançar valores da ordem de 1.500 kg/m de

resistência à compressão e uma integridade estrutural, onde a fundação em radier produz uma

resposta monolítica e integral, evitando fissuras por deslocamentos diferenciais.

2.1.4 Painéis Pré-fabricados com Esterilhas de bambu

De acordo com Teixeira (2006), as Esterilhas (em espanhol) ou Esteiras são

basicamente os bambus planificado por meio de um processo de remoção dos nós e da

abertura dos colmos para formarem estruturas similares a tábuas.

Hidalgo-López (1974) explicou que para fabricação das esteiras deve-se abrir o bambu

na direção longitudinal. Tais esteiras são muito utilizadas na vedação de painéis, pisos, forros,

fôrmas para concreto armado, mobiliário, dentre outros.

Geralmente são utilizadas as partes da base e meio de colmos de 2 a 3 anos de idade.

Os colmos utilizados têm entre 1 e 8 m de comprimento. Para o processo de confecção das

esteiras após os colmos serem abertos e retirados os nós geralmente as pessoas que trabalham

com isso caminham sobre as esteiras para garantir que a mesma esteja a mais plana possível.

Como forma de evitar o ataque de insetos retira-se a parte branca interior dos colmos, por ser

mais rica em células parenquimáticas, ricas em amido. Porém também podem ser utilizados

outros sistemas de tratamento contra fungos e insetos como: sistemas a vácuo e pressão ou

por imersão.

Uma das maiores referências na produção de habitações com esse sistema é a

Fundação Hogar de Cristo, com sede em Guayaquil, Equador. Nessa instituição desenvolve-

se desde 1970 o Projeto Viviendas Del Hogar de Cristo que tem como objetivo produzir

habitações seguras e de baixo custo para as famílias mais necessitadas. Até 2001 haviam sido

construídos lares para cerca de 270.000 famílias (INBAR, 2001).

São produzidas armações em madeira sobre gabaritos metálicos, nessas armações ou

quadros são fixadas as esteiras já dimensionadas com grampos, pregos ou arames. A Figura

10 mostra um painel depois de pronto. Acrescenta-se ainda que após a montagem da casa o

revestimento com argamassa é feito in loco.

33

Figura 10: Painel finalizado com esteiras de bambu


2.1.5 Painéis Artesanais

Como já citado no fluxograma das subdivisões dos painéis de bambu, os painéis

artesanais podem ser confeccionados tanto com os colmos inteiros na forma natural, quanto

com esteiras. Tais painéis são muito comuns para vedação seja para divisão de ambientes ou

fachadas de edificações; os desenhos e formas de utilização do bambu podem ser as mais

variadas. Entretanto, a utilização desse sistema sem revestimento quando exposto ao clima e

às intempéries, tem sua vida útil reduzida. Nas Figura 11 e Figura 12, apresentam-se

exemplos de utilização.

Figura 11: Painel com bambus em sua forma natural

Fonte: EBIOBAMBU (2009)

34

Figura 12: Painel feito com peças trançadas de bambu

Fonte: Minke (2010)

2.1.6 Painéis Artesanais com Colmo Inteiro

De acordo com Teixeira (2013), outra forma muito utilizada são os painéis de bambu

artesanais com colmos inteiros na forma natural e revestidos com terra. Tal técnica é muito

utilizada em toda América Latina sendo chamada de “bareque” na Colômbia, “quincha” no

Peru e no Chile, “bahareque” na Guatemala e “pau-a-pique” no Brasil. Essa técnica pode ser

facilmente utilizada para construção de habitações de baixo custo que são construídas com

bambu e preenchidas com argila. A técnica pode variar um pouco de país para país ou de

acordo com o projeto, mas em princípio são seguidos os mesmos métodos em toda América

Latina. Além da argila podem ser adicionadas fibras naturais ou palhas para o fechamento. As

Figura 13 e Figura 14 ilustram tais técnicas descritas.

Figura 13: Gabarito para produção de painel de bambu a ser preenchido com terra

Fonte: Minke (2010)

35

Figura 14: Painel de vedação feito com bambu e terra crua


2.1.7 Painéis Artesanais com Colmo Inteiro e Esteiras

Robledo (2002) afirmou que outra variação do painel tipo bahareque, como é

conhecido na Guatemala, é a utilização de estruturas de bambu ou madeiras, revestidas de

esteiras duplas, tanto na parte externa quanto interna. E por fim, os painéis são rebocados e

recebem pintura e acabamentos finais. A Figura 15 mostra detalhes do projeto e a Figura 16

mostra um exemplo de edificação de quatro pavimentos construída com esse mesmo sistema

por volta de 1930.

Figura 15: Detalhes construtivos do painel do tipo bahareque

Fonte: Hidalgo-López (2003)

36

Figura 16: Edificação construída com o sistema de painéis do tipo bahareque


2.1.8 Painéis Artesanais com Colmo Inteiro e Ripas

Para Teixeira (2006) as estruturas de bambu podem tanto ser apenas rebocadas como

preenchidas com barro ou argila. Tais técnicas variam conforme o projeto e a região em que

será construída, mas tais construções já foram identificadas em toda América Latina. Essas

estruturas, são construídas com o colmo inteiro do bambu e também com ripas, as quais

podem ser de madeira ou de bambu, como mostra a Figura 17. A Figura 18 mostra o

preenchimento da estrutura que também pode ser feito com a adição de palhas ou fibras

naturais.

Figura 17: Detalhes construtivos dos painéis preenchidos com barro


37

Figura 18: Preenchimento da parede de bambu


2.1.9 Painéis Artesanais com Colmo Inteiro para Cercados

Segundo Vélez (2000), o bambu muitas vezes é escolhido para construção de

diferentes tipos de edificações, sejam elas variados tipos de cercados até painéis e paredes

autoportantes ou estruturais. Geralmente para esses tipos de sistemas construtivos os bambus

são utilizados como fechamentos verticais que podem ser projetados e executados das mais

diversas maneiras. Como já citado tais projetos podem utilizar o bambu como esteiras

entrelaçadas, módulos pré-fabricados, os quais podem ou não ser rebocados, o que confere um

detalhe diferencial aos sistemas confeccionados dessa forma.

O citado autor destaca que há diversas forma de utilização do bambu em elementos

como paredes externas, internas ou muros. Dentre as mais variadas técnicas construtivas uma

das mais simples é a parede estacada, feita com varas de bambu. Nesse sistema as varas são

divididas dentro do espaço e formam um importante elemento construtivo de fechamento.

Existem diferentes técnicas para construção de tal sistema, geralmente são posicionados

colmos verticalmente e horizontalmente ou até mesmo entrelaçados como mostram as Figura

19 e Figura 20.

38

Figura 19: Painel com varas estacadas verticalmente

Fonte: Vélez (2000)

Figura 20: Painel feito de bambus estacados nas duas direções, uma das técnicas mais simples

Fonte: Vélez (2000)

2.1.10 Painéis Artesanais com Colmos Inteiros Vazados

Em seu estudo Vélez (2000) ainda citou alguns métodos adicionais de painéis de

bambu vazados. O emprego de tal método resulta em estruturas de painéis de beleza singular,

ricas em detalhes, que podem ser trabalhadas das mais diversas maneiras. As Figura 21 e

Figura 22 ilustram algumas dessas estruturas.

39

Figura 21: Painéis de bambu formando detalhes vazados e variados


Figura 22: (a) Pavilhão do Menino Pescador, Centro Cultural O Menino e o Mar, Ubatuba – SP, Arq°

Ruy Otake; (b) Detalhe do painel de bambu trançado, utilizado como vedação.

Fonte: ARCOWEB (2017)

2.1.11 Painéis Artesanais com Colmo Inteiro Tensionados

De acordo com Hidalgo-López (2003) esse sistema construtivo com bambu

assemelha-se a uma moldura, onde os elementos resistentes são espaçados a cada 120 cm.

Como forma de tensionamento são posicionados arames farpados fixados tanto

horizontalmente quando diagonalmente entre as molduras. Os mesmos são espaçados a cada

20 cm. Após o posicionamento dos arames aplica-se uma “aniagem”, que é uma espécie de

tela ou tecido grosso, feita com juta ou fibra vegetal. A aniagem é fixada em um dos lados do

arame farpado e fixo com arame galvanizado. A Figura 23 mostra um esquema da estrutura.

40

Figura 23: Estrutura do painel artesanal tensionado


De acordo com Hidalgo-López (2003) essa técnica desenvolvida na Índia, não obteve

bons resultados devido à qualidade da aniagem utilizada na Colômbia. Porém após vastos

estudos para desenvolver a técnica, realizados pela Faculdade de Arquitetura da Universidad

del Valle (Cali, Colômbia) essa técnica foi considerada uma das melhores para construção de

habitações com painéis de bambu. Em povoados com o de Amanecer, próximo à cidade de

Armênia, Colômbia, pode-se observar a técnica utilizada na construção de diversas casas.

Como acabamento final utilizou-se uma argamassa no traço em volume de 1:3 de cimento e

areia para recobrir o painel.

41

3. MATERIAIS E MÉTODOS

Este trabalho trata-se de um estudo experimental desenvolvido no Laboratório de

Ensaio de Materiais e Estruturas da Universidade Federal da Paraíba. Nesta seção, serão

apresentados os estudos, ensaios e métodos de caracterização realizados nos materiais

utilizados para confecção dos painéis modulares.

3.1 Materiais Ligantes

Para confecção das argamassas utilizadas desse estudo foi utilizado cimento do tipo

CP II-Z-32 – Cimento Portland composto com pozolana (NBR 11578/91) e Cal Hidratada –

CH I (NBR 7175/03).

3.2 Areia

Foram utilizados dois tipos de areias. O primeiro tipo caracteriza-se como uma areia

media proveniente do Rio Caxitú, localizado no município do Conde – PB; já o segundo tipo

é uma areia fina oriunda do Rio Paraíba na cidade de João Pessoa – PB. Tal mudança do tipo

de areia foi motivada pela busca de um melhor acabamento para os painéis modulares. Os

ensaios de caracterização feitos e as respectivas normas constam na Tabela 1

Tabela 1: Ensaios de caracterização da areia

Ensaio Norma ABNT

Massa Unitária NBR NM 45/06

Massa Específica NBR NM 52/09

Granulometria NBR NM 248/03


3.3 EVA (Etil Vinil Acetato)

Como substituição do agregado graúdo na mistura foi utilizado o EVA (Etil Vinil

Acetato), que foi obtido a partir de resíduos oriundos do processo de corte de solados da

fabricação de calçados. Os resíduos foram obtidos a partir de doação da empresa Alpargatas,

localizada em Santa Rita – PB. As doações foram recebidas em forma de resíduo em aparas

de EVA e passaram por um processo de trituração em moinho-de-facas (Figura 24), antes da

aplicação na mistura.

42

Figura 24: Moinho-de-facas


As Figura 25 e Figura 26, ilustram os resíduos de EVA antes e depois da trituração,

respectivamente. Observa-se também que as doações foram recebidas em três cores, logo, os

ensaios foram realizados para os três tipos de materiais separadamente para certificar que as

características dos diferentes resíduos eram similares.

Figura 25: Resíduos de EVA antes da trituração


43

Figura 26: Resíduos de EVA depois da trituração


Assim como nos ensaios para areia, os ensaios de massa unitária e granulometria

realizados no EVA seguiram a mesma metodologia e normas. A Figura 27 mostra a

quantidade de EVA retida em cada peneira do ensaio de granulometria.

Figura 27: Quantidade de EVA retido em cada peneira


3.3.1 Ensaio de Massa Específica

Como o EVA flutua na água, foi necessário fazer uma adaptação no ensaio de massa

específica para que o mesmo fosse realizado. Tal adaptação foi previamente utilizada por

44

Paula (2011) em seu estudo e replicada nesta pesquisa. Para esse ensaio foi utilizada uma tela

de nylon que envolveu o EVA conforme apresentado na Figura 28.

Figura 28: Ensaio adaptado de massa especifica no EVA adaptado


Para aplicação desse método de ensaio, utilizou-se 30g de EVA seco, um recipiente de

volume conhecido, água destilada e uma tela de nylon. Para o cálculo, foi utilizada a equação

1.0, apresentada a seguir.

𝜌 =𝑀𝑆

(𝑀𝑆+𝑀𝑅𝐴)−𝑀𝑅𝐴𝐴 (Eq. 1.0)

Onde,

𝑀𝑆 = Massa seca em estufa da amostra

𝑀𝑅𝐴 = Massa do recipiente + água destilada

𝑀𝑅𝐴𝐴 = Massa do recipiente + água destilada + amostra

3.4 Fibra de Coco

Como forma de reduzir a fissuração dos painéis foi utilizou-se fibra de coco em sua

condição natural. Foram utilizados diferentes percentuais até se chegar em um teor ideal de

fibras. Chegou-se a porcentagem de 0,5% do total de massa da mistura, pois teores mais

elevados dificultavam a trabalhabilidade da mistura com a matriz. As fibras foram distribuídas

uniformemente pela argamassa. A Figura 29 ilustra tais fibras utilizadas neste estudo.

45

Figura 29: Fibra de Coco in natura


3.5 Bambu

O principal material deste estudo, o bambu, foi utilizado como elemento básico dos

painéis confeccionados. A espécie adotada foi a Bambusa vulgaris schrad por ser a espécie de

maior disponibilidade na região. Dessa forma, foi possível obter todos os colmos para

desenvolvimento do estudo no próprio campus da UFPB. A Figura 30 mostra alguns dos

colmos já previamente cortados. A Figura 31 mostra o estado do bambuzal localizado no

campus da UFPB. Trata-se de bambuzal com total ausência de manejo, o que conduz a

colmos de variados diâmetros e alturas. Foi feita uma caracterização quase completa do

bambu utilizzado, tendo em vista a falta de dados na literatura sobre as propriedades físico-

mecânicas dessa espécie de bambu. Todos os ensaios realizados seguiram a adaptação da

norma ISO 22157-1:2004: Bamboo - Determination of physical and mechanical properties -

Part 1: Requirements.

Os ensaios realizados foram: teor de umidade, densidade, retração, inchamento,

resistências à compressão paralela às fibras, à tração e cisalhamento. Dentre os ensaios de

umidade realizados, foram feitas algumas variações como: perda e ganho de umidade, teor de

umidade x resistência à compressão e variação de umidade entre dia ensolarado e chuvoso.

46

Figura 30: Colmos recém cortados e armazenados


Figura 31: Estado do Bambuzal na UFPB – ausência de manejo


3.5.1 Resistência à compressão paralela às fibras

O ensaio de resistência à compressão paralela às fibras foi realizado em corpos de

provas cilíndricos extraídos do colmo, com relação altura/ diâmetro externo igual a 1. Os

colmos ensaiados já se encontravam maduros, secos e não atacados por insetos. Os mesmos

passaram por um processo de corte com serra circular de bancada e regularização da

47

superfície em lixadeira de disco (Figura 32) para garantir um bom esquadro, evitando a

ocorrência de excentricidades durante o ensaio.

Figura 32: Regularização da superfície do bambu em lixadeira de disco


Na Figura 33, apresentam-se os corpos de prova utilizados no ensaio durante o

processo de secagem em estufa confeccionada neste estudo. Para esse ensaio foram

confeccionados 108 corpos de prova, onde foram utilizados 3 colmos sem nó e 3 colmos com

nó para cada uma das três regiões do bambu (base, meio, topo), logo, totalizando 18 corpos de

prova por colmo. Nesse estudo buscou-se utilizar 6 réplicas para todos os ensaios. A Figura

34 mostra os corpos de prova após o ensaio. Todas a medidas foram aferidas com paquímetro

digital, com sensibilidade de 0,01 mm (Figura 35).

Figura 33: Corpos de prova utilizados no ensaio de resistência à compressão paralela às fibras


48

Figura 34: Corpos de prova após o ensaio de compressão paralela às fibras


Figura 35: Aferição das dimensões dos corpos de prova


Após o teste de compressão foram retiradas 3 amostras de cada região do

colmo para determinar o teor de umidade dos corpos de prova. 54 corpos de prova nas

dimensões de 25 mm x 25 mm x espessura foram utilizados. A Figura 36 mostra os corpos de

prova para ensaio.

49

Figura 36: Corpos de prova para ensaio de teor de umidade oriundos do ensaio de compressão


3.5.2 Teor de Umidade x Resistência à Compressão Paralela às Fibras

Com esse teste buscou-se avaliar o efeito da umidade na resistência à compressão

paralela às fibras do bambu. Foram utilizados 7 lotes de 6 corpos de prova cortados

manualmente para garantir o melhor esquadro e lixados em lixadeira de cinta para nivelar as

extremidades do corpo de prova. Os lotes foram compostos por dois corpos de prova de cada

região do bambu. A Figura 37 mostra a foto de cada lote utilizado no ensaio.

Figura 37: Corpos de prova para ensaio de teor de umidade x resistência à compressão paralela às fibras


50

3.5.3 Teor de Umidade Natural

Para o ensaio de teor de umidade natural utilizou-se uma quantidade de 3 corpos de

prova por região do colmo de bambu, totalizando 9 corpos de prova por colmo. Os corpos de

prova apresentavam dimensões de 25 mm x 25 mm x espessura da parede. Assim como nos

demais ensaios, nesse teste foram utilizadas 6 replicas, que conduziram a um total de 54

corpos de prova. Para determinação do teor de umidade natural foram utilizados corpos de

prova que passaram por um processo de secagem natural durante 15 dias, medidos

diariamente, tendo-se percebido que ao 12º dia os mesmos já estavam com o peso estável.

Uma vez que já se sabia o peso deles secos ao ar, os corpos de prova foram colocados em

estufa com a temperatura de 103 ºC e pesados até atingirem a estabilidade de peso seco.

Assim, utilizou-se a equação 2.0 para determinar o teor de umidade natural do bambu

utilizado no experimento. A Figura 38 mostra os corpos de prova utilizados nesse ensaio, e

que foram protegidos por tela para evitar o ataque por insetos.

𝐻 = (𝑃𝑠−𝑃𝑜

𝑃𝑜) ×100 (Eq. 2.0)

Onde,

𝑃𝑠 = Peso seco ao ar;

𝑃𝑜 = Peso após secagem em estufa a 103 ºC, por 24 h.

Figura 38: Corpos de prova em processo de secagem natural protegidos por tela


51

3.5.4 Peso Específico

Para o ensaio de peso específico utilizou-se o mesmo grupo de corpo de prova do

ensaio de teor de umidade mostrado na Figura 38. Para realização desse ensaio foram

utilizados os mesmos 54 corpos de prova nas dimensões de 25 mm x 25 mm x espessura.

Uma vez conhecido o peso seco ao ar da amostra, foi necessário determinar o volume da

mesma. Para se determinar o volume de cada corpo de prova foi realizado um ensaio com um

recipiente de volume conhecido rasado com uma lamina de vidro e preenchido com água

destilada, no qual foi inserido cada corpo de prova. Esse ensaio foi feito com bastante cuidado

para que na pesagem não houvesse nenhuma bolha de ar ou umidade por fora do recipiente.

Para isso foram utilizadas folhas de papel toalha para garantir que o recipiente não contivesse

água por fora. Foi utilizada uma balança de sensibilidade de 0,01g e o peso especifico foi

determinada por meio da equação 3.0. O processo de ensaio pode ser conferido na Figura 39.

𝛾 = 𝑃𝑆

(𝑃𝑆+𝑃𝑅𝐴)−𝑃𝑅𝐴𝐴 (Eq. 3.0)

Onde,

𝑃𝑆 = Peso seco ao ar;

𝑃𝑅𝐴 = Peso do recipiente + água destilada;

𝑃𝑅𝐴𝐴 = Peso do recipiente + água destilada + amostra.

A pequena duração para a execução do ensaio (Figura 39) permite que seja

desconsiderada a água absorvida pelo corpo de prova.

Figura 39: Processo de ensaio para obtenção do volume dos corpos de prova


52

3.5.5 Secagem natural do Bambusa vulgaris

Para esse ensaio foi utilizado o mesmo grupo de corpos de prova mostrado na Figura

38. Foram utilizados os mesmos 54 corpos de provas. Os corpos de prova de bambu foram

expostos ao ambiente do laboratório à sombra, com uma proteção de tela de nylon para

protegê-los do ataque dos insetos. Os corpos de prova foram pesados durante 15 dias em

balança de sensibilidade 0,1g. De posse desses dados foi possível gerar uma curva de secagem

natural do B. vulgaris, sendo possível possível separar as curvas de secagem por região do

bambu obtendo-se um gráfico bem detalhado da cinética da secagem.

3.5.6 Absorção parcial – a partir do corte

Esse ensaio foi elaborado com o intuito de gerar uma curva de absorção partindo da

umidade natural, sendo esse teor de umidade aquele do mesmo dia em que foi cortado o

bambu da touceira, até a completa saturação. Para isso utilizaram-se 54 corpos de prova,

distribuídos 9 por colmo, sendo 3 por cada região do bambu. Os corpos de prova possuíam as

dimensões de 25 mm x 25 mm x espessura da parede do colmo. Logo após o corte os corpos

de prova foram preparados e pesados em balança com sensibilidade 0,1g. E então, os mesmos

foram imersos em água potável por dez dias. Nesses dez dias os corpos de prova foram

pesados diariamente. Antes da pesagem os mesmos eram dispostos sobre folhas de papel

toalha para enxugar a água superficial. Procurou-se manter um padrão no processo de

pesagem para minimizar ao máximo o erro. Na Figura 40 , apresentam-se os corpos de prova

imersos em água e, na Figura 41, pode-se observar o processo de enxugar a água superficial

antes da pesagem dos mesmos.

Figura 40: Corpos de prova do ensaio de absorção parcial


53

Figura 41: Processo de pesagem diária dos corpos de prova


3.5.7 Absorção total

Esse ensaio foi realizado também com 54 corpos de prova nas dimensões de 25 mm x

25 mm x espessura, distribuídos 9 por colmo, sendo 3 por cada região do bambu. Os mesmos

foram imersos em água potável por oito dias. Nesses oito dias os corpos de prova foram

pesados diariamente. Antes da pesagem os mesmos eram dispostos sobre folhas de papel

toalha para enxugar a água superficial. Procurou-se manter um padrão no processo de

pesagem para minimizar ao máximo o erro experimental.

3.5.8 Absorção parcial – seco ao ar

Neste ensaio assim como os demais de absorção foram utilizados 54 corpos de prova

nas dimensões de 25 mm x 25 mm x espessura, sendo utilizados 6 colmos completos para o

teste sendo 3 corpos de prova para cada região do bambu, totalizando 9 corpos de prova por

colmo. Inicialmente os colmos encontravam-se em umidade de equilíbrio no ambiente de João

Pessoa – PB no período de janeiro de 2017. Os corpos de prova foram imersos em água

potável por 10 dias e pesados diariamente em balança de sensibilidade 0,1g.

3.5.9 Perda de umidade total

Neste ensaio buscou-se produzir uma curva de secagem do bambu partindo de sua

condição saturada até sua secagem em estufa. Os corpos de prova utilizados foram os mesmos

previamente apresentados na Figura 40. Foram usados 54 corpos de prova nas dimensões de

25 mm x 25 mm x espessura. Os corpos de prova permaneceram na estufa a 103 ºC por 6 dias

e foram pesados diariamente em balança de sensibilidade de 0,1g.

54

3.5.10 Perda de umidade parcial - secagem ao ar

Neste ensaio, buscou-se mostrar mais uma variação da secagem do bambu, partindo do

estado saturado ao seco natural, tendo sido utilizados 54 corpos de prova nas mesmas

dimensões descritas nos ensaios anteriores. Os corpos de prova foram pesados diariamente em

balança de sensibilidade 0,1 g até alcançarem estabilidade em massa após 2 dias.

3.5.11 Perda de umidade parcial – secagem em estufa

Assim como o ensaio anterior foram utilizados 54 corpos de prova nas dimensões de

25 mm x 25 mm x espessura. O objetivo desse ensaio foi também gerar uma curva de

secagem do bambu partindo da umidade natural (mesmo dia do corte) ao estado seco em

estufa. O ensaio foi realizado em entufa a 103 ºC durante 8 dias e as amostras foram pesadas

diariamente em balança de sensibilidade 0,1g.


secagem natural)

Para esse ensaio foi utilizado um grupo de 54 corpos de prova semelhante ao

apresentado na Figura 40. Os corpos de prova encontravam se na condição saturada em

imersão de água potável por 10 dias, após esse período de imersão os mesmos foram aferidos

com paquímetro digital, sendo medidas a largura, comprimento e espessura de cada corpo de

prova saturado. Após as medições os grupos de corpos de prova ficaram expostos em uma

bancada à sombra sob umidade natural da cidade de João Pessoa no período de janeiro de

2017. Os corpos de prova foram pesados diariamente até atingirem a estabilidade de umidade,

o que ocorreu aos 8 dias. Só então as dimensões dos corpos de prova foram aferidas com

paquímetro digital novamente. Para todos os ensaios de variação dimensional foram utilizadas

as equações apresentadas na NBR 7190/97.


secagem em estufa)

Ainda utilizando o grupo de corpos de prova da Figura 40 foi realizado o ensaio de

retração. Todos os 54 corpos de prova foram medidos com paquímetro digital na condição

saturada. Foram retiradas 3 medidas para cada corpo de prova: largura, comprimento e

espessura. Após 6 dias na estufa a 103 ºC os corpos de prova encontravam-se totalmente

secos. Só então foram novamente retiradas as dimensões dos corpos de prova, também com

paquímetro digital. Buscaram-se ainda, durante o processo de medição, determinar um padrão

para que os dados fossem obtidos dos mesmos locais em todos os corpos de prova. Para todos

55

os ensaios de variação dimensional foram utilizadas as equações apresentadas na NBR

7190/97.

3.5.14 Variação dimensional: retração em corpos de prova cilíndricos

Neste ensaio, como forma de comparação com o ensaio anterior, foram utilizados 6

corpos de prova cilíndricos extraídos do colmo, com altura igual ao diâmetro externo. Para

esses corpos de prova foram realizadas medições em quatro locais do diâmetro externo do

colmo, quatro locais da espessura da parede do colmo e duas medições da altura do colmo.

Todas das medições foram marcadas e numeradas para que após o período na estufa fosse

possível obter as dimensões nos mesmos locais. Ainda com esse grupo de corpos de prova foi

possível com a medição do diâmetro interno dos colmos e o peso seco de cada colmo, calcular

a massa específica aparente de cada amostra. A Figura 42 mostra o grupo de corpos de prova

utilizados neste ensaio e já previamente marcados. Para todos os ensaios de variação

dimensional foram utilizadas as equações apresentadas na NBR 7190/97.

Figura 42: Corpos de prova marcados para ensaio de retração e massa específica aparente



estado seco natural)

Para esse ensaio foi utilizado um grupo de 54 corpos de prova semelhantes aos da

Figura 40. Os corpos de prova encontravam-se secos naturalmente no ambiente da cidade de

João Pessoa – PB, no período de janeiro de 2017. Os mesmos foram medidos com paquímetro

digital nas três dimensões (diâmetro, comprimento e espessura) e só então foram imersos em

água potável até atingir a saturação. Para isso, foram feitas pesagens diárias em balança de

sensibilidade 0,1g, até o 10º dia, quando os corpos de prova atingiram a saturação. Para todos

os ensaios de variação dimensional foram utilizadas as equações apresentadas na NBR

7190/97.

56


estado seco em estufa)

Esse ensaio foi realizado com os mesmos 54 corpos de prova nas dimensões de 25 mm

x 25 mm x espessura. O ensaio foi realizado com corpos de prova secos em estufa a 103 ºC e

imersos em água potável por 8 dias. Antes da imersão dos corpos de prova os mesmos foram

medidos com paquímetro digital nas três dimensões (largura, altura e espessura), e após os 8

dias imersos em água os mesmos foram novamente medidos. Para todos os ensaios de

variação dimensional foram utilizadas as equações apresentadas na NBR 7190/97.

3.5.17 Comprimento do internódio

Esse ensaio foi realizado com o intuito de se determinar a variação no comprimento do

internódio do B. vulgaris, ao longo da altura do colmo. Foram coletados seis colmos

completos para esse ensaio com diâmetro que poderia ser utilizado para confecção dos painéis

modulares desenvolvidos no presente estudo. Os colmos foram colhidos com, no máximo, 7

cm de diâmetro. A Figura 43 mostra os 6 colmos coletados. Nesse lote de bambu todos os

colmos tinham cerca de 30 internódios no seu comprimento útil. Os internódios foram

medidos com trena metálica.

Figura 43: Colmos inteiros coletados para ensaios


3.5.18 Diâmetro externo do colmo

Assim como o ensaio anterior, esse ensaio foi realizado com o lote de colmos

mostrados na Figura 43. Todas as medidas para esse ensaio foram realizadas com paquímetro

digital com sensibilidade de 0,01 mm. Foram feitas medições ao longo de cada internódio de

todos os colmos.

57

3.5.19 Espessura da parede do colmo

Esse ensaio foi realizado com os três colmos do mesmo lote mostrado na Figura 43.

Para esse ensaio foram divididos cada colmo em 3 regiões, cada região foi dividida em 5

partes e cada parte foi medida 3 vezes. Todas as medidas foram coletadas com paquímetro

digital com sensibilidade de 0,01 mm, o que gerou uma curva que mostra a variação da

espessura da parede ao longo de todo colmo.

3.5.20 Tração paralela às fibras

Para esse ensaio foi necessário produzir corpos de prova específicos com dimensões as

dimensões que são mostradas na Figura 44. Para isso foi necessário contratar um serviço de

corte a laser para obter tal corpo de prova nas medidas corretas.

Figura 44: Corpo de prova para ensaio de tração paralela às fibras


Para esse ensaio foram produzidos 108 corpos de prova. Cada colmo de bambu foi

dividido em três regiões, de cada região foram retirados 6 corpos de prova, sendo 3 com nó e

3 sem nó. Os corpos de prova foram ensaiados numa máquina universal de ensaios modelo

SHIMADZU AG-X 10 kN do Laboratório de Solidificação Rápida da UFPB. Para garantir

que a garra do equipamento tivesse uma boa aderência com o material, todos os corpos de

prova foram lixados nas extremidades. A velocidade do ensaio foi de 2 mm/min. A Figura 45

mostra o corpo de prova e a Figura 46 mostra o ensaio de tração na máquina universal de

ensaios.

58

Figura 45: Corpo de prova para o ensaio de tração


Figura 46: Ensaio de tração na máquina universal de ensaios


3.5.21 Cisalhamento interlaminar

Para obtenção da resistência ao cisalhamento paralelo às fibras, foi utilizado o corpo

de prova proposto por Ghavami nos anos 90. Foi utilizada a mesma quantidade de corpos de

prova (108), utilizada a velocidade de 2 mm/min no ensaio. A forma do corpo de prova é

mostrada na Figura 47. A Figura 48 mostra o corpo de prova lixado e pronto para o ensaio e a

Figura 49 mostra o ensaio de cisalhamento.

59

Figura 47: Corpo de prova para ensaio de cisalhamento


Figura 48: Corpo de prova para ensaio de cisalhamento


Figura 49: Ensaio de cisalhamento na máquina universal de ensaios


60

3.6 Sistema de painéis modulares

3.6.1 Fôrmas

Os painéis modulares são compostos por colmos de bambu paralelos com 245 cm de

comprimento e diâmetro variando entre 5 cm e 7 cm, revestidos por uma matriz cimentícia

composta de cimento, cal, areia, EVA e fibra de coco. As dimensões dos painéis são 240 cm

de altura por 40 cm de largura e 10 cm de espessura, possuindo nas laterais um sistema de

encaixe macho-fêmea (Figura 50).

Figura 50: Projeto de painel modular com reforço estrutural de bambu


Para o desenvolvimento desse painel foi necessário a confecção de uma fôrma feita

sob medida e que atendesse todas as dimensões pré-estabelecidas. A fôrma foi confeccionada

em madeira de pinus e compensado naval de 20 mm e parafusada nas dimensões segundo a

Figura 51.

Figura 51: Dimensões da forma para o painel modular


61

A Figura 52 52 mostra a fôrma para o painel modular confeccionada de acordo com a

proposta e dimensões apresentadas anteriormente. A fôrma foi pintada apenas para reduzir

absorção da água pela madeira durante a moldagem do painel.

Figura 52: Fôrma do painel modular em escala real


Neste estudo foi necessário a confecção de diversos traços e sistemas tanto de

aderência do concreto-bambu quanto do estudo da expansão e retração do bambu ao absorver

parcialmente a água do micro concreto. Dessa forma, como meio de reduzir o consumo de

materiais, visto que seriam necessários diferentes testes até que fosse possível obter-se um

traço e método adequados ao sistema proposto, também foi projetada uma fôrma em escala

reduzida, como ilustram as Figura 53 e Figura 54.

Figura 53: Dimensões da forma em escala reduzida


62

Figura 54: Fôrma para painel em escala reduzida


3.6.2 Traços e tratamentos

Os traços e técnicas empregadas em cada painel reduzido foram sendo adaptados até

atingir-se um nível satisfatório de quantidade de consumo do cimento x resistência à

compressão x não fissuração do concreto. Para isso foram testados diferentes tratamentos e

adições, tanto no concreto, quanto nos colmos de bambu. A Tabela 2 mostra em detalhes os

métodos utilizados para cada painel de escala reduzida.

Tabela 2: Detalhamento dos traços e métodos utilizados nos painéis

Detalhamento de tração e métodos utilizados nos painéis em escala reduzida

Des

ign

açã

o Traço (TUV)

Consumo

de

Cimento

(kg/m³)

Tratamento do bambu

Cim

ento

Cal

Are

ia

EV

A

Águ

a

Fib

ra

(%)

Aditivos Interno Externo

PR001 1 1 1 1,5 0,65 - - 583,9

Natural PR002 1 0,5 2,6 3,5 0,7 1,5 - 364,5

PR003 1 0,5 5 4,5 0,7 1 - 252,7

PR004 1 0,5 5 4,5 0,7 1 - 252,7 - Lixa 220

PR005 1 0,5 5 4,5 0,7 0,3 - 252,7 Tubo de PVC

PR006 1 0,5 5 4,5 0,7 0,5 - 252,7 - Parafina

PR007 1 0,5 5 4,5 0,7 0,5 - 252,7 Fita adesiva

PR008 1 0,5 5 4,5 0,7 0,5 - 252,7 - Impermeabilizante

PR009 1 0,5 5 4,5 0,7 0,5 - 252,7 -

Resina

PR010 1 0,5 5 4,5 0,7 0,5

Expansor

(1%)

252,7 Polímero

PR011 1 0,5 5 4,5 0,7 0,5 252,7 Secagem

em estufa

PR012 1 0,5 5 4,5 0,7 0,5 252,7 Bórax +

Ácido

Bórico

PR013 1 1 5 0,7 Retardador

(1%)

323,6

PR014 1 0,5 5 4,5 0,7 0,5 252,7 Fita adesiva

PR015 1 0,5 5 4,5 0,7 0,5 252,7 Plástico Filme


63

3.6.3 Posicionamento dos colmos no painel

Para moldagem dos painéis em escala reduzida, observou-se que os colmos de bambu

tendiam a flutuar no concreto, mesmo com ela não sendo tão fluida. Dessa forma buscou-se

uma alternativa para controlar essa movimentação. Nas laterais da fôrma foram colados

pedaços de fita crepe para que, ao posicionar os colmos dentro da fôrma fosse possível fazer

uma marcação onde o colmo deveria ser posicionado durante a moldagem. A Figura 55

mostra uma marcação já feita.

Para centralização dos colmos no painel de modular em tamanho real foram utilizados

espaçadores feito com cimento, areia e arame recozido torcido. As dimensões dos espaçadores

são 2 cm de largura x 2 cm de altura x 1,5 cm de espessura. Dessa forma foi possível garantir

o recobrimento mínimo de argamassa e garantir que o colmo de bambu ficasse centralizado

no painel modular. Os espaçadores foram amarrados em ambos os lados aos colmos com o

próprio arame recozido. A Figura 56 mostra em detalhe o espaçador utilizado.

Figura 55: Posicionamento dos colmos na fôrma para painel em escala reduzida


64

Figura 56: Espaçador utilizado na moldagem dos painéis modulares


3.6.4 Tratamento bambu para utilização dos colmos no painel modular

Como forma de tratamento dos colmos de bambu optou-se pelo tratamento mais

conhecido e comumente usado que é a mistura de Ácido Bórico e Bórax Decahidratado,

diluídos em água. Os produtos foram utilizados em solução aquosa na concentração de 3%

cada. Os mesmos foram adquiridos em uma distribuidora de produtos químicos no estado de

São Paulo, pois tais materiais não foram encontrados no Nordeste para venda em maiores

quantidades. Para reduzir o pH da mistura e evitar o aparecimento de fungos nessa mistura

também foi utilizada em pequena quantidade de Ácido Acético Glacial. Figura 57 mostra os

materiais utilizados.

Figura 57: Ácido Bórico e Bórax Decahidratado para tratamento dos colmos de bambu


65

Os colmos de bambu já cortados no tamanho correto para utilização foram imersos por

7 dias na solução descrita anteriormente. Foram adicionados blocos de concreto sobre os

colmos de bambu para mantê-los totalmente imersos na solução (Figura 58).

Figura 58: Colmos de bambu imersos na solução de Ácido Bórico + Bórax


Após os 7 dias de imersão os colmos encontravam-se na condição mostrada mostrado

na Figura 59.

Figura 59: Aspecto dos colmos após 7 dias imersos na solução preservativa


3.6.5 Estufa semi-ecológica

Após o processo de impregnação por imersão, os colmos necessitavam serem secos.

Entretanto, não havia estufa suficientemente grande na qual coubessem coubesse os colmos

66

inteiros. Sendo assim, partiu-se da ideia de uma estufa ecológica, onde toda a energia de

aquecimento seria solar. A Figura 60 mostra um esboço do projeto inicial e a Figura 61

mostra o projeto inicial executado.

Figura 60: Projeto inicial da estufa


Figura 61: Projeto inicial executado


Após a conclusão do projeto inicial observou-se alguns pontos que necessitavam

algumas melhorias:

• Mobilidade: necessidade de rodízios para facilitar o deslocamento;

67

• Aquecimento: período noturno a temperatura caia bastante logo necessitava de

lâmpadas de aquecimento;

• Autonomia: acrescentou-se um relê fotoelétrico para que as lâmpadas fossem

apagadas automaticamente durante o dia e acendidas durante a noite;

• Proteção contra chuva: foi acrescentada uma estrutura de cobertura nos espaços

de ventilação, localizado na tampa da estufa, para que a mesma pudesse

permanecer em funcionamento mesmo no período de chuva.

Após a implementação das melhorias a estufa semi-ecológica apresentou-se muito

mais eficiente no processo de secagem. Dessa forma, os 12 colmos de 245 cm de

comprimento puderam ser colocados na estufa para secagem comprovando que a secagem era

eficiente. As Figura 62 eFigura 63 mostram os colmos de bambu na estufa após as melhorias

nelas aportadas.

Figura 62: Estufa aberta com colmos de bambu durante o dia


68

Figura 63: Estufa fechada durante a noite com colmos de bambu


Entre os dias 18 e 20 de fevereiro de 2017 foi realizado um ensaio para medir a

variação de temperatura dentro e fora da estufa. Foram inseridos colmos de bambu recém

cortados para simular uma situação de secagem dos colmos. Os ensaios foram feitos com

Logger Multicanal com termopares do tipo K que foram posicionados no lado de fora da

estufa e também dentro dela buscando posicioná-los nas zonas centrais o mais próximo

possível do bambu, para que os resultados fossem confiáveis. O dispositivo foi programado

para fazer leituras das temperaturas interna e externa a cada minuto e o ensaio durou cerca de

24h, partindo das 12:00h do primeiro dia até as 12:00h do dia seguinte. Dessa forma foram

coletadas aproximadamente 1440 leituras para cada termopar tipo K.

Entre o primeiro e o segundo dia de ensaio, a estufa trabalhou apenas com o

fornecimento da luz solar, já entre o segundo e o terceiro dia de ensaio foi acionado o

dispositivo fotoelétrico para acender e apagar as três luzes de secagem, de 250 W cada uma,

conforme o movimento solar.

3.6.6 Tratamento do EVA e da Fibra de Coco para utilização no painel modular

A forma de tratamento do EVA para aplicação no concreto foi imergi-los em água

potável por 24h para que ele ganhasse umidade suficiente para não absorver a água da

mistura. Após alguns pré-teste notou-se que ao introduzir o EVA em seu estado seco o mesmo

absorvia grande parte da água da mistura o que dificultava ainda mais a trabalhabilidade na

moldagem dos corpos de prova e dos painéis. A Figura 64 mostra o EVA imerso.

69

Figura 64: EVA imerso em água potável


Da mesma forma que o EVA, as fibras de coco utilizadas passaram por uma lavagem

em água potável por 24h para além de absorver água, eliminar o material fino presente, visto

que as mesmas estavam guardadas por um certo tempo e foram contaminadas por material

pulverulento. A Figura 65 mostra o processo de lavagem das fibras de coco.

Figura 65: Processo de lavagem das fibras de coco


3.6.7 Travamento dos colmos de bambu

Os painéis modulares propostos neste estudo apresentam uma característica em

particular. Os mesmos possuem uma esbeltez considerável. Logo, como forma de aumentar a

70

estabilidade do painel como um todo, os 4 colmos de bambu foram transpassados com taliscas

de bambu pelo centro de cada colmo. A Figura 66 mostra a proposta de montagem do painel

com as taliscas travando os colmos e os espaçadores centralizando os mesmos.

Figura 66: Proposta de montagem do painel com travamento de taliscas de bambu


3.6.8 Concreto utilizado para os painéis modulares

Como previamente citado o traço utilizado para confecção do concreto para

preenchimento dos painéis foi de 1:0,5:5:4,5:0,7:0,5 (Cimento : Cal : Areia : EVA : Água :

Fibra de Coco) + 1% de aditivo retardador. Deste modo, foram moldados 6 corpos de prova

cilíndricos nas dimensões de 10 cm de diâmetro por 20 cm de altura. Onde 3 corpos de prova

foram utilizados para o ensaio de compressão (NBR 5739/07) e 3 corpos de prova para o

ensaio de tração na compressão diametral (NBR 7222/11).

71

4. RESULTADOS E DISCUSSÕES

4.1 Areia

Na Tabela 3, são apresentados os resultados de alguns ensaios de caracterização

realizados. Nas Figura 67 e Figura 68, são apresentados os gráficos das curvas

granulométricas das respectivas areias. Como se pode observar, tratam-se de areias

comumente usadas na construção civil, com parâmetros que atendem às especificações

técnicas..

Tabela 3: Caracterização das Areias Media e Fina

Ensaio Unidade Areia media Areia Fina Norma ABNT

Massa unitária kg/dm³ 1,56 1,46 NBR NM 45/06

Massa específica g/cm³ 2,62 2,64 NBR NM 52/09

Módulo de finura - 2,67 2,09 NBR NM 248/03

Dimensão característica máxima mm 4,75 2,36 NBR NM 248/03

Curva granulométrica - Figura 67 Figura 68 NBR NM 248/03


Figura 67: Curva Granulométrica da Areia Média


72

Figura 68: Curva Granulométrica da Areia Fina


4.2 EVA

Na Tabela 4, constam os resultados de ensaios de caracterização física realizados no

agregado composto por resíduos EVA beneficiados. As curvas granulométricas estão

apresentadas nas Figura 69, Figura 70 e Figura 71. Ressalte-se a baixíssima massa unitária,

inferior a 100 kg/m3, e a baixa massa específica do material.

Tabela 4: Caracterização Física do EVA

Ensaio Unidade EVA Branco EVA Preto EVA Marrom Norma

Massa unitária kg/dm³ 0,09 0,08 0,09 NBR 7251/82

Massa específica g/cm³ 0,27 0,26 0,26 Adaptado

Móulo de finura - 5,87 5,81 5,86 NBR NM 248/03

Dimensão

característica máxima mm 12,5 12,5 12,5 NBR NM 248/03

Curva granulométrica - Figura 69 Figura 70 Figura 71 NBR NM 248/03


73

Figura 69: Curva Granulométrica do EVA Branco


Figura 70: Curva Granulométrica do EVA Preto


Figura 71: Curva Granulométrica do EVA Marrom


74

4.3 Bambu

A Figura 72 apresenta as nomenclaturas utilizadas para diferenciar as dimensões nos

ensaios apresentados seguir. Foram utilizados dois tipos de corpos de prova para maioria dos

ensaios de caracterização. O corpo de prova cilíndrico apresenta dimensões na proporção de

1, ou seja, o diâmetro externo é igual ao comprimento. Assim como, os corpos de prova em

escala reduzida que possuem uma dimensão de 25 mm de largura x 25 mm de altura x

espessura da parede do colmo.

Figura 72: Tipos de corpos de prova utilizados nesse estudo


4.3.1 Resistência à compressão paralela às fibras

A Tabela 5 apresenta os resultados encontrados nesse estudo para o ensaio de

compressão paralela às fibras, também denominado de compressão na direção longitudinal ou

axial. Constatou-se que a resistência média em compressão dos colmos ensaiados foi de 63,7

MPa, com desvio padrão de 17,8 MPa e coeficiente de variação 28,0 %. Na terceira coluna da

tabela, são apresentados os teores de umidade dos corpos de prova ensaiados. Note-se que o

umidade da ordem de 7% se deve ao fato de os corpos de prova terem sido mantidos na estufa

desenvolvida até o momento do ensaio.

75

Tabela 5: Resultados do ensaio de compressão paralela às fibras

Região do colmo Resistência à

compressão (MPa) Teor de Umidade

Base sem nó 64,7 7,13%

Base com nó 43,2

Meio sem nó 84,4 7,52%

Meio com nó 56,2

Topo sem nó 85,0 6,94%

Topo com nó 48,6

Média 63,7 7,19%

Desvio Padrão 17,8 0,30%

Coeficiente de Variação 27,98% 4,12%


Na Tabela 6, apresenta-se o valor da resistência à compressão paralela às fibras com a

umidade de equilíbrio com a atmosfera, da ordem de 12% a 15% em João Pessoa – PB.

Tabela 6: Resultados do ensaio de resistência à compressão

Resistência à compressão (MPa) Teor de Umidade

Media 54,8 14,25%

Desvio Padrão 5,1 0,87%

Coeficiente de Variação 9,26% 6,14%


A Figura 73 mostra um gráfico dos dados apresentados da Tabela 5 para uma melhor

visualização. Pode-se observar que em todas as regiões do colmo as resistências à compressão

paralela às fibras foram menores nos colmos com nó do que nos colmos sem nó.

76

Figura 73: Resultados do ensaio de compressão paralela às fibras


A Tabela 7 faz um comparativo dos ensaios de resistência à compressão paralela às

fibras de outros estudos com o estudo atual, comparando as resistências à compressão paralela

às fibras de diferentes espécies de bambu. Entretanto, alguns estudos não continham todos os

dados detalhadamente para cada região do colmo e na ausência dos dados, a célula foi

preenchida com um hífen. Não existem detalhes sobre os teores de umidade, provavelmente

devem se referir aquela de equilíbrio com a umidade do ambiente.

Tabela 7: Comparação de ensaio à compressão paralela às fibras de diferentes espécies

Comparativo de resistências à compressão (MPa)

Região do

colmo Bv* Bv* (2) Bv* (3) Gspp Gw Ga Gs Dg (1) Dg (2)

Base sem nó

54,8

51,68 56,5 44,0 54,5 28,4 50,6 68,5 72,6

Base com nó 49,9 - 43,4 37,3 25,3 36,4 59,1 71,4

Meio sem nó 51,68 - 47,7 - 31,8 - 70,8 78,8

Meio com nó 49,9 - 43,6 - 28,4 - 65,4 72,7

Topo sem nó 51,68 - 54,4 - 25,3 45 71,5 96,8

Topo com nó 49,9 - 41,3 - 31,8 35 65,6 75,5

Média 54,8 50,8 56,5 45,7 45,9 28,5 41,8 66,8 78,0

Desvio Padrão

das Médias 5,08 1,26 - 4,73 12,16 2,91 7,37 4,55 9,60

Coeficiente

de Variação 9,26% 2,48% - 10,33% 26,50% 10,20% 17,66% 6,81% 12,32%

Fonte: Adaptado de Murad (2011)

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

80,0

90,0

Base sem nó Base com nóMeio sem nó Meio com

nó

Topo sem nó Topo com

nó

Resistência à compressão (MPa)

77

Sendo:

• Bv – Bambusa vulgaris (deste estudo);

• Bv (2) – Bambusa vulgaris (MBUGE, 2000);

• Bv (3) – Bambusa vulgaris (REYES, 2017)

• Gspp – Guadua spp (MURAD, 2011);

• Gw – Guadua weberbaueri (MURAD, 2007);

• Ga – Guadua angustifolia (GHAVAMI e MARINHO, 2005);

• Gs – Guadua superba (GHAVAMI e TOLEDO FILHO, 1992);

• Dg (1) – Dendrocalamus giganteus (PEREIRA, 2006a);

• Dg (2) – Dendrocalamus giganteus (GHAVAMI e MARINHO, 2001);

• * - valores médios.

Observa-se na Tabela 7 que o B. vulgaris está entre os mais resistentes inferior apenas

ao D. giganteus. Para uma melhor visualização dos resultados anteriores foi gerado um

gráfico comparativo (Figura 74), onde os resultados das diferentes espécies são agrupados

pela região do colmo, facilitando assim o comparativo de resistências à compressão paralela

às fibras entre espécies.

Figura 74: Gráfico comparativo de resistências à compressão paralela às fibras


Sendo:




• Ga – Guadua angustifólia (GHAVAMI e MARINHO, 2005);


• Dg (1) – Dendrocalamus giganteus (PEREIRA, 2006a);

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Base sem nó Base com nó Meio sem nó Meio com nó Topo sem nó Topo com nó

Ten

são (

MP

a)

Comparativo de ensaio de compressão paralela

Bv Bv* (2) Bv* (3) Gspp Gw Ga Gs Dg (1) Dg (2)

78

• Dg (2) – Dendrocalamus giganteus (GHAVAMI e MARINHO, 2001).

4.3.2 Teor de Umidade de Equilíbrio X Resistência à Compressão Paralela às Fibras

A Tabela 8 apresenta os resultados do ensaio de teor de umidade x resistência à

compressão paralela às fibras. Nela são apresentados os resultados de cada grupo,

identificados de 1 a 6 e o grupo estufa, além da identificação por idade partindo da data de

corte. Na tabela são apresentados o desvio padrão, coeficiente de variação e amplitude para

cada grupo tanto para os dados de teor de umidade quanto para os resultados dos ensaios de

compressão paralela às fibras.

Tabela 8: Resultados do ensaio de teor de umidade de equilíbrio x resistência à compressão paralela às

fibras.

Teor de umidade x Resistência à compressão paralela às fibras

Grupo 1 2 3 4 5 6 Estufa

Idade 1ª Semana 2ª Semana 2ª Semana 3ª Semana 3ª Semana 4ª Semana 5ª Semana

Teor de

Umidade 83,22% 47,90% 29,67% 16,08% 22,04% 15,20% 1,42%

Desvio

Padrão 11,53% 9,21% 7,13% 2,85% 5,41% 0,67% 0,99%

Coeficiente

de Variação 13,85% 19,22% 24,02% 17,72% 24,55% 4,43% 69,88%

Amplitude 25,80% 24,91% 18,40% 7,29% 13,57% 1,64% 2,63%

Resistência à

compressão

MPa

33,0 33,6 34,8 40,6 40,6 38,4 78,5

Desvio

Padrão 2,86 3,71 3,48 6,51 2,42 4,06 13,75

Coeficiente

de Variação 8,67% 11,04% 10,00% 16,04% 5,95% 10,56% 17,52%

Amplitude

MPa 8,08 10,66 10,40 15,51 6,98 12,46 37,96


Observa-se na Tabela 8 uma leve tendência no aumento da resistência à compressão

paralela às fibras com a redução do teor de umidade. Ou seja, tais propriedades tendem a

variar inversamente. Observa-se também que abaixo dos 3% de umidade, a resistência à

compressão paralela às fibras chega a duplicar; entretanto, observou-se durante os ensaios que

tais corpos de prova rompem de maneira brusca, indicando que o material perde ductilidade.

Para melhor visualização da influência do teor de umidade na resistência à compressão

paralela às fibras, foram geradas as Figura 75 e Figura 76, que mostram em forma de gráfico

79

de dispersão os resultados obtidos no ensaio em questão. Na Figura 75, pode-se observar a

curva com influência do grupo estufa, observando-se que os seus resultados foram

praticamente o dobro dos demais. A Figura 76 mostra o resultado sem a influência do grupo

estufa. Nota-se que a umidade muito baixa aumenta consideravelmente a resistência do

bambu em compressão paralela às fibras, o que também havia sido constatado por Navarro

(2011).

Com base no apresentado, foi possível observar-se que realmente a resistência à

compressão paralela ás fibras é influenciada pelo teor de umidade do colmo; logo, pode-se

levar esse conhecimento para o desenvolvimento dos painéis modulares onde, fica claro que

se deve utilizar os colmos quando eles estiverem com a umidade de equilíbrio, ou seja,

próxima dos 15%.

Figura 75: Gráfico do teor de umidade x resistência à compressão paralela às fibras com influência do

grupo estufa


0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

80,0

90,0

100,0

0,0% 10,0% 20,0% 30,0% 40,0% 50,0% 60,0% 70,0% 80,0% 90,0% 100,0%

Co

mp

ress

ão (M

Pa)

Teor de Umidade

TEOR DE UMIDADE X RESISTENCIA À COMPRESSÃO

80

Figura 76: Gráfico do teor de umidade x resistência à compressão paralela às fibras sem influência do

grupo estufa


4.3.3 Teor de Umidade Natural

A Tabela 9 apresenta os resultados do ensaio de teor de umidade natural. O ensaio

buscou conhecer como se processa a secagem do bambu em um clima quente e úmido, com é

o caso de João Pessoa – PB. Os corpos de prova para esse ensaio foram observados e pesados

durante 15 dias; entretanto ao analisar os resultados é possível notar que após o 7º dia não

ocorreram grandes mudanças no teor de umidade dos corpos de prova e os mesmos já

alcançaram a estabilidade, com o teor de umidade situando-se que é em torno dos 10% a 15%.

Então, a partir desse ponto as variações de umidades dão-se de acordo com o clima diário,

seja um dia chuvoso ou ensolarado.

y = -11,132x + 40,807

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0

40,0

45,0

50,0

0,0% 10,0% 20,0% 30,0% 40,0% 50,0% 60,0% 70,0% 80,0% 90,0% 100,0%

Co

mp

ress

ão (M

Pa)

Teor de Umidade

TEOR DE UMIDADE X RESISTENCIA À COMPRESSÃO

81

Tabela 9: Resultados do ensaio de secagem natural do B. vulgaris

Secagem Natural do Bambusa vulgaris (%)

Região do colmo Dia 1 Dia 2 Dia 3 Dia 4 Dia 5 Dia 6 Dia 7 Dia 8

Base 77,60% 63,27% 36,31% 30,02% 26,24% 16,80% 15,45% 13,44%

Meio 73,58% 55,23% 24,04% 21,82% 22,44% 13,26% 13,43% 12,46%

Topo 68,21% 50,19% 15,33% 16,11% 21,18% 11,03% 12,04% 11,72%

Média 73,13% 56,23% 25,23% 22,65% 23,29% 13,70% 13,64% 12,54%

Desvio Padrão das

Médias 4,71% 6,60% 10,54% 6,99% 2,63% 2,91% 1,71% 0,86%

Coeficiente de

Variação 6,44% 11,74% 41,78% 30,85% 11,31% 21,24% 12,57% 6,88%

Região do colmo Dia 9 Dia 10 Dia 11 Dia 12 Dia 13 Dia 14 Dia 15

Base 12,87% 14,70% 10,88% 11,19% 11,26% 11,45% 12,48%

Meio 12,90% 16,08% 10,72% 10,57% 10,99% 10,90% 12,61%

Topo 11,96% 16,54% 10,64% 10,15% 10,64% 9,93% 11,53%

Média 12,58% 15,77% 10,75% 10,64% 10,96% 10,76% 12,21%

Desvio Padrão das

Médias 0,53% 0,96% 0,12% 0,52% 0,31% 0,77% 0,59%

Coeficiente de

Variação 4,25% 6,06% 1,12% 4,92% 2,84% 7,13% 4,85%


Na Figura 77, apresenta-se a curva de secagem do B. vulgaris, mostrando uma

íngreme queda do teor de umidade nos três primeiros dias e uma suave queda até o 7º dia, a

partir do qual o teor de umidade se estabiliza.

Figura 77: Curva de secagem natural do B. vulgaris


A partir dos resultados encontrados com esse ensaio, representado pela Tabela 9, foi

possível fazer um estudo comparativo de diferentes teores de umidade natural de diferentes

0,0%

10,0%

20,0%

30,0%

40,0%

50,0%

60,0%

70,0%

80,0%

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Um

idad

e (

%)

Tempo (Dias)

Curva de secagem natural do B. vulgaris

Base Meio Topo

82

espécies. Dessa forma, a Tabela 10 mostra os resultados de todos os estudos comparativos

vistos e a Figura 78 ilustra, em forma de gráfico de barras, o comparativo da variação do teor

de umidade entre diferentes espécies de bambu.

Tabela 10: Tabela de comparação dos teores de umidade

Comparativo de Teores de Umidade (%)

Bv Gspp Gw Gv Ga* (1) Ga (2) Gs Dg* (1) Dg (2) Dg (3) Dg (4) Dg (5)

Base 12,5% 15,3% 14,1% 12,3% 13,5% 16,9% 17,5% 14,0% 14,4% 19,5% 15,6% 13,5%

Meio 12,6% 13,3% - 9,9% 13,5% 15,9% - 14,0% - 18,9% 15,3% 13,2%

Topo 11,5% 13,9% - 9,6% 13,5% 14,1% 19,2% 14,0% - 13,9% 14,5% 15,7%

Média 12,2% 14,2% 14,1% 10,6% 13,5% 15,6% 18,4% 14,0% 14,4% 17,4% 15,1% 14,1%

Desvio

Padrão das

Médias 0,6% 1,0% - 1,5% 0,0% 1,4% 1,2% 0,0% - 3,1% 0,6% 1,4%

Coeficiente

de

Variação

4,8% 7,2% - 14,0% 0,0% 9,1% 6,6% 0,0% - 17,6% 3,8% 9,7%


Figura 78: Gráfico comparativo de teores de umidade natural


Sendo:




• Gv – Guadua verticillatta ((LOPES et al., 2000) apud (PEREIRA e BERALDO, 2008));

• Ga (1) – Guadua angustifolia (GHAVAMI e MARINHO, 2005);

• Ga (2) - Guadua angustifolia ((LOPES et al., 2000) apud (PEREIRA e BERALDO, 2008));

• Gs – Guadua superba (CULZONI, 1986);

• Dg (1) – Dendrocalamus giganteus (GHAVAMI, 2005);

0,0%

2,0%

4,0%

6,0%

8,0%

10,0%

12,0%

14,0%

16,0%

18,0%

20,0%

Base Meio Topo

Gráfico comparativo de teores de umidade natural

Bv Gspp Gw Gv Ga* (1) Ga (2) Gs Dg* (1) Dg (2) Dg (3) Dg (4) Dg (5)

83

• Dg (2) – Dendrocalamus giganteus (ROSA, 2005);

• Dg (3) – Dendrocalamus giganteus RJ (GHAVAMI e TOLEDO FILHO, 1992);

• Dg (4) – Dendrocalamus giganteus PB (GHAVAMI e TOLEDO FILHO, 1992);

• Dg (5) – Dendrocalamus giganteus ((LOPES et al., 2000) apud (PEREIRA e BERALDO, 2008));

• * - valores médios.

Deve-se levar em conta que o teor de umidade natural varia ao longo do ano, de

acordo com a umidade relativa e com a temperatura do ar do ambiente onde se encontra o

bambu.

4.3.4 Peso Específico

A Tabela 11 apresenta os resultados do ensaio de peso específico do bambu. Na tabela

além de se apresentarem os valores médios para cada região do colmo, são indicados o desvio

padrão e o coeficiente de variação.

Tabela 11: Resultados do ensaio de peso específico para o B. vulgaris

Peso Específico – kN/m³

Base 8,83

Meio 8,46

Topo 8,28

Média 8,52

Desvio Padrão 1,06

Coeficiente de Variação 12,43%


Na Tabela 12, são apresentados os resultados comparativos de outros estudos com

diferentes espécies de bambu. Observa-se que a espécie B. vulgaris apresentou um dos

maiores pesos específicos, semelhante à da espécie D. giganteus. A Figura 79 ilustra os

resultados da tabela anterior com um gráfico de barras agrupando as espécies por região do

colmo, facilitando a comparação e a visualização.

84

Tabela 12: Comparativo do peso específico entre espécies

Peso Específico – kN/m³

Bv Gspp Gw Gs Dg (1) Dg (2) Dg (3) Dg (4)

Base 8,83 6,91 8,15 7,5 7,6 7,31 8,6 8,5

Meio 8,46 7,19 - 7,75 8,4 - 9,8 8,3

Topo 8,28 7,3 - 8 8,4 - 8,2 8

Média 8,52 7,13 8,15 7,75 8,13 7,31 8,87 8,27

Desvio Padrão das Médias 0,28 0,20 - 0,25 0,46 - 0,83 0,25

Coeficiente de Variação 3,31% 2,82% - 3,23% 5,68% - 9,39% 3,04%


Figura 79: Comparativo de peso específico entre espécies de bambu


Sendo:





• Dg (1) – Dendrocalamus giganteus (PEREIRA, 2006a) – unidade transformada;

• Dg (2) – Dendrocalamus giganteus (ROSA, 2005);

• Dg (3) – Dendrocalamus giganteus RJ (GHAVAMI e TOLEDO FILHO, 1992);

• Dg (4) – Dendrocalamus giganteus PB (GHAVAMI e TOLEDO FILHO, 1992).

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

8,00

9,00

10,00

Base Meio Topo

Pes

o E

spec

ífic

o -

kN

/m³

Comparativo de peso específico entre espécies

Bv Gspp Gw Gs Dg (1) Dg (2) Dg (3) Dg (4)

85

4.3.5 Absorção parcial – a partir do corte

A Figura 80 mostra os resultados obtidos com o ensaio de absorção da umidade

partindo do estado natural, ou seja, após o corte, até o estado saturado. No gráfico de linhas

apresentado pode-se observar o comportamento do bambu ao longo do tempo de ensaio,

aparecem três linhas representando cada região do colmo do bambu. Pode-se observar que os

mesmos já iniciam o ensaio com um teor de umidade em torno dos 75% e chegam a

ultrapassar a marca de 100% de umidade próximo ao final do teste. Esse ensaio foi muito

importante para observar que o bambu testado em sua condição do seu estado natural pode

duplicar de massa quando chegar a ter mais de 100% de umidade quando imerso em água.

Figura 80: Absorção de umidade do estado natural a saturação


4.3.6 Absorção total

A Figura 81 mostra uma variação do ensaio de absorção, pois o ensaio teve como

ponto de partida o bambu seco em estufa a 103 ºC até alcançar a condição de saturado. Em

primeiro plano já se observa que após passar por um processo de secagem e logo após um

período de saturação os corpos de prova não chegaram a alcançar teores de umidade acima

dos 80% diferentemente do ensaio anterior, mostrado na Figura 80, no qual o bambu alcançou

teor de umidade superior a 100%. Pode-se concluir que após a secagem do bambu em estufa

algumas estruturas anatômicas bambu foram modificadas, acarretando em diminuição da

absorção e o mesmo não chegará a ter a mesma quantidade de água que poderia ter partindo-

se do estado natural antes da secagem.

DIA 0 DIA 1 DIA 2 DIA 3 DIA 4 DIA 5 DIA 6 DIA 7 DIA 8 DIA 9 DIA 10

Base 83,38% 92,64% 95,91% 96,62% 97,08% 101,08% 97,82% 98,14% 98,34% 99,02% 99,22%

Meio 75,69% 93,09% 96,78% 98,02% 99,11% 105,47% 99,62% 98,74% 99,49% 100,23% 101,14%

Topo 69,74% 96,16% 97,33% 98,63% 101,27% 108,03% 101,11% 100,37% 100,91% 101,29% 103,07%

65,00%

70,00%

75,00%

80,00%

85,00%

90,00%

95,00%

100,00%

105,00%

110,00%

UM

IDA

DE

(%

)

Absorção de umidade do estado natural ao saturado

86

Figura 81: Absorção de umidade do estado seco em estufa ao saturado


4.3.7 Absorção parcial – seco ao ar

Nesse ensaio pôde ser observado como é o ganho no teor de umidade do B. vulgaris

partindo-se do estado seco naturalmente (umidade de equilíbrio) para o saturado por meio de

imersão em água. A Figura 82 mostra os resultados obtidos podendo-se ver que o teor de

umidade inicial dos corpos de prova encontrava-se em cerca de 12% e chegou até cerca 84%

com a imersão. O gráfico mostra um ganho muito significativo no primeiro dia de imersão e

após esse período, ocorreu um ganho de umidade gradual no decorrer dos dias.

Figura 82: Gráfico dos resultados de absorção do estado seco natural ao saturado


DIA 0 DIA 1 DIA 2 DIA 3 DIA 4 DIA 5 DIA 6 DIA 7 DIA 8

Base 0,00% 37,56% 52,95% 57,29% 60,90% 63,93% 68,19% 68,63% 71,24%

Meio 0,00% 40,79% 53,52% 56,68% 59,05% 61,71% 67,03% 68,74% 70,10%

Topo 0,00% 47,83% 58,62% 60,97% 62,83% 66,74% 73,36% 74,50% 75,78%

0,00%

10,00%

20,00%

30,00%

40,00%

50,00%

60,00%

70,00%

80,00%

UM

IDA

DE

(%

)Absorção de umidade do estado seco em estufa ao saturado

DIA 0 DIA 1 DIA 2 DIA 3 DIA 4 DIA 5 DIA 6 DIA 7 DIA 8 DIA 9 DIA 10

Base 12,34% 51,97% 60,37% 65,10% 70,32% 74,01% 76,78% 80,10% 81,62% 82,03% 83,13%

Meio 11,97% 52,33% 60,48% 63,93% 69,15% 73,03% 75,54% 78,84% 80,08% 80,90% 81,70%

Topo 11,97% 57,75% 65,71% 70,16% 75,37% 78,73% 81,33% 85,19% 85,99% 87,52% 88,35%

0,00%

10,00%

20,00%

30,00%

40,00%

50,00%

60,00%

70,00%

80,00%

90,00%

100,00%

UM

IDA

DE

(%

)

Absorção do estado seco natural ao saturado

87

4.3.8 Perda de umidade total

Na Figura 83 é apresentado o resultado do ensaio de secagem do bambu em estufa a

103 ºC partindo-se da condição saturada. Pode-se observar que em apenas 1 dia o bambu foi

praticamente desidratado. Nos períodos subsequentes observou-se apenas mínimas alterações

no teor de umidade.

Figura 83: Perda de umidade do estado saturado ao seco em estufa


4.3.9 Perda de umidade parcial – secagem ao ar

Nesse ensaio buscou-se conhecer como é a curva de secagem do B. vulgaris partindo

do estado saturado ao seco natural. A Figura 84 mostra essa curva de secagem que foi obtida a

partir de dados coletados diariamente durante 8 dias. Observa-se que apenas as condições do

ambiente onde foram expostos os corpos de prova pode eliminar cerca de 80% da umidade em

apenas dois dias. A umidade registrada ao final do ensaio foi em torno dos 11%, após 8 dias

de secagem natural. Sendo registrado para o mês de novembro de 2016 uma média de

temperatura de 28ºC e 75% de umidade relativa do ar.

DIA 11 DIA 12 DIA 13 DIA 14 DIA 15 DIA 16

Base 99,22% 0,81% 0,56% 0,45% 0,20% 0,11%

Meio 101,14% 0,74% 0,58% 0,24% -0,26% -0,17%

Topo 103,07% 1,06% 1,23% 1,04% 0,38% 0,35%

-10,00%

10,00%

30,00%

50,00%

70,00%

90,00%

110,00%

UM

IDA

DE

(%

)

Perda de umidade do estado saturado ao seco em

estufa

88

Figura 84: Perda de umidade do estado saturado ao seco natural


4.3.10 Perda de umidade parcial – secagem em estufa

Assim como no teste anterior, a Figura 85 mostra o resultado do ensaio de secagem do

bambu em estufa a 103 ºC, mas nesse teste partindo-se da condição úmida, ou seja, recém

cortado. O resultado não se mostrou muito diferente do anterior, pois em apenas 1 dia as

amostras já estavam secas.

Figura 85: Perca de umidade do estado natural ao seco em estufa



secagem natural)

A Tabela 13 mostra os resultados obtidos a partir do ensaio de retração em pequenos

corpos de prova de 25 mm x 25 mm x espessura da parede, a partir do material saturado. As


Base 83,13% 52,41% 20,92% 18,41% 15,93% 14,31% 12,12% 11,42% 11,77%

Meio 81,70% 44,19% 14,89% 16,25% 13,83% 13,35% 11,68% 10,93% 11,38%

Topo 88,35% 39,92% 13,71% 15,99% 14,51% 13,88% 11,43% 10,82% 10,82%

0,00%

10,00%

20,00%

30,00%

40,00%

50,00%

60,00%

70,00%

80,00%

90,00%

100,00%

UM

IDA

DE

(%

)

Perda de umidade do estado saturado ao seco natural


Base 75,21% -2,27% -0,60% -0,07% 0,15% -0,34% -0,01% 0,09% 0,00%

Meio 69,64% -2,57% -0,97% -0,38% -0,65% -0,80% -0,23% 0,00% 0,00%

Topo 67,32% -2,28% -0,57% -0,11% -0,11% -1,32% 0,41% 0,00% 0,00%

-10,00%

0,00%

10,00%

20,00%

30,00%

40,00%

50,00%

60,00%

70,00%

80,00%

UM

IDA

DE

(%)

Perca de umidade do estado natural ao seco em estufa

89

variações foram aferidas em três eixos, onde, a radial está associada à variação da espessura

da parede do colmo, a axial relaciona-se ao comprimento do colmo e a tangencial à largura do

colmo. Assim, como nos outros testes foi feito um levantamento de resultados de ensaios

semelhantes obtidos para outras espécies de bambu, conforme apresentado na Tabela 14.

Tabela 13: Resultados do ensaio de variação dimensional – retração

Variação Dimensional - Retração (%)

Radial Axial Tangencial

Base 4,49% 0,22% 4,69%

Meio 5,06% 0,39% 3,98%

Topo 5,55% 0,29% 3,50%

Média 5,03% 0,30% 4,06%

Desvio Padrão das

Médias 0,53% 0,09% 0,60%

Coeficiente de

Variação 10,54% 28,27% 14,67%


Tabela 14: Comparação de resultados de diferentes espécies de variação dimensional – retração

Comparativo de Variação Dimensional – Retração (%)


Bv

Gss

p

Ga

Gv

Dg

(1

)

Dg

(2

)

Bv

Gss

p

Ga

Gv

Dg

(1

)

Dg

(2

)

Bv

Gss

p

Ga

Gv

Dg

(1

)

Dg

(2

)

Base

4,4

9%

11

,12

%

5,5

2%

3,7

0%

3,0

3%

5,2

9%

0,2

2%

0,6

3%

1,7

7%

0,2

9%

0,0

7%

0,1

9%

4,6

9%

9,2

9%

8,7

5%

2,8

3%

4,8

0%

5,7

3%

Mei

o

5,0

6%

13

,87

%

8,8

2%

7,1

0%

2,6

2%

5,1

3%

0,3

9%

1,1

2%

0,8

8%

0,1

7%

0,0

7%

0,2

6%

3,9

8%

9,2

7%

8,1

4%

5,9

5%

4,9

8%

5,2

3%

Top

o

5,5

5%

13

,78

%

7,4

7%

8,7

0%

3,2

7%

6,6

5%

0,2

9%

0,8

4%

0,8

4%

0,2

1%

0,0

8%

0,1

5%

3,5

0%

8,9

9%

5,4

3%

5,4

8%

5,1

9%

5,4

6%

Méd

ia

5,0

3%

12

,92

%

7,2

7%

6,5

0%

2,9

7%

5,6

9%

0,3

0%

0,8

6%

1,1

6%

0,2

2%

0,0

7%

0,2

0%

4,0

6%

9,1

8%

7,4

4%

4,7

5%

4,9

9%

5,4

7%

Desv

io

Pad

rão d

as

Méd

ias

0,5

3%

1,5

6%

1,6

6%

2,5

5%

0,3

3%

0,8

4%

0,0

9%

0,2

5%

0,5

3%

0,0

6%

0,0

1%

0,0

6%

0,6

0%

0,1

7%

1,7

7%

1,6

8%

0,2

0%

0,2

5%

Coefi

cien

te

de V

aria

ção

10

,54

%

12

,09

%

22

,82

%

39

,28

%

11

,05

%

14

,68

%

28

,27

%

28

,47

%

45

,20

%

27

,36

%

7,8

7%

27

,84

%

14

,67

%

1,8

3%

23

,75

%

35

,39

%

3,9

1%

4,5

7%


90

Sendo:



• Ga – Guadua angustifolia ((LOPES et al., 2000) apud (PEREIRA e BERALDO, 2008));

• Gv – Guadua verticillata ((LOPES et al., 2000) apud (PEREIRA e BERALDO, 2008));


• Dg (1) – Dendrocalamus giganteus (PEREIRA, 2006a)

• Dg (2) – Dendrocalamus giganteus ((LOPES et al., 2000) apud (PEREIRA e BERALDO, 2008)).

Para uma melhor visualização da comparação dos resultados foram gerados três

gráficos, (Figura 86,Figura 87 e Figura 88), os quais mostram a comparação entre variações

dimensionais de retração radial, axial e tangencial, respectivamente.

Analisando os resultados já se pode observar que a maior retração em todas as

espécies ocorre na direção radial mostrando que a variação da espessura da parede pode

chegar a 14%; entretanto essa variação não exerce tanta influência na produção dos painéis

modulares. A retração axial é quase insignificante ficando abaixo de 1%. Já a retração

tangencial do B. vulgaris foi inferior às demais espécies ficando em cerca de 4%. A retração

tangencial é a que mais pode interferir no comportamento dos painéis modulares, visto que

essa retração pode ocorrer durante o processo de cura ou até mesmo ao longo do tempo

ocasionando o descolamento da parede do bambu do concreto, causando perda de aderência

na superfície de contato entre a matriz e o reforço.

Figura 86: Comparação da retração radial


0,00%

2,00%

4,00%

6,00%

8,00%

10,00%

12,00%

14,00%

16,00%

Bv Gssp Ga Gv Dg (1) Dg (2)

Radial

RE

TR

AÇ

ÃO

Comparação da retração radial

Base Meio Topo

91

Figura 87: Comparação da retração axial


Figura 88: Comparação da retração tangencial


Sendo:



• Ga – Guadua angustifolia ((LOPES et al., 2000) apud (PEREIRA e BERALDO, 2008));

• Gv – Guadua verticillata ((LOPES et al., 2000) apud (PEREIRA e BERALDO, 2008));



• Dg (2) – Dendrocalamus giganteus ((LOPES et al., 2000) apud (PEREIRA e BERALDO, 2008)).


secagem em estufa)

Nesse ensaio, sendo uma variação do ensaio de retração, buscou-se mostrar o acontece

com a variação dimensional quando o B. vulgaris é submetido a uma secagem em estufa a 103

-0,20%

0,30%

0,80%

1,30%

1,80%


Axial

RE

TR

AÇ

ÃO

Comparação da retração axial

Base Meio Topo

0,00%

1,00%

2,00%

3,00%

4,00%

5,00%

6,00%

7,00%

8,00%

9,00%

10,00%


Tangencial

Comparação da retração tangencial

Base Meio Topo

92

ºC a partir do estado saturado. A Tabela 15 mostra qual a variação dimensional registrada

para cada região do colmo. Observa-se que se comparado à retração com secagem natural a

retração com secagem induzida em estufa chega a duplicar os valores; entretanto, trata-se de

um cenário que não é real para a utilização na prática dos colmos de bambu em painéis

autoportantes.

Tabela 15: Resultados do ensaio de retração pelo processo de secagem em estufa

Variação Dimensional - Retração (%)


Base 11,79% 0,45% 9,62%

Meio 14,25% 0,35% 8,85%

Topo 12,91% 0,34% 8,19%

Média 12,98% 0,38% 8,88%

Desvio Padrão 1,23% 0,06% 0,72%

Coeficiente de Variação 9,50% 16,00% 8,06%


4.3.13 Variação dimensional: retração em corpos de prova de cilíndricos

A Tabela 16 mostra os resultados do ensaio de retração realizado em corpos de prova

nas proporções de cilindros de altura igual ao diâmetro externo. A tabela, além dos resultados

de retração radial (espessura da parede), axial (comprimento) e diametral (variação do

diâmetro externo), mostra o teor de umidade e a massa específica de cada corpo de prova.

Para o lote foram obtidos a média, desvio padrão e o coeficiente de variação.

Comparando esse teste com o anterior que foi realizado em corpos de prova de

pequenas dimensões pode-se observar que os valores de retração radial e tangencial foram

muito inferiores, sendo em média de, 1,52% e 2,05%, respectivamente, contra 5,03% e

4,06%. Isso provavelmente tenha ocorrido devido ao fato de o corpo de prova de pequenas

dimensões ter mais liberdade de se deformar do que o corpo de prova cilíndrico.

93

Tabela 16: Resultados do ensaio de retração e massa específica em corpos de prova cilíndricos

Retração e Massa Específica

Colmo Radial Axial Diametral Teor de

Umidade

Massa

Específica

(g/cm³)

1 2,12% 0,16% 1,91% 13,54% 0,64

2 1,36% 0,38% 1,96% 12,80% 0,62

3 1,33% 0,22% 2,24% 13,45% 0,62

4 1,19% 0,14% 1,93% 12,66% 0,70

5 1,28% 0,13% 2,59% 13,12% 0,61

6 1,81% 0,17% 1,69% 12,74% 0,67

Media 1,52% 0,20% 2,05% 13,05% 0,64

Desvio Padrão 0,37% 0,09% 0,31% 0,38% 3,46

Coeficiente de Variação 24,17% 45,86% 15,33% 2,88% 5,37%


4.3.14 Variação dimensional: inchamento em pequenos corpos de prova

A Tabela 17 mostra os resultados obtidos dos ensaios de inchamento ou expansão em

pequenos corpos de prova, a partir da condição seco natural até atingir a saturação. As

variações foram aferidas em três eixos, onde, a variação radial está associada à variação da

espessura da parede do colmo, a axial relaciona-se ao comprimento do colmo e a tangencial à

largura do colmo. Assim, como nos outros testes foi feito um levantamento de resultados de

ensaios semelhantes em outras espécies, que é apresentado na Tabela 18.

Tabela 17: Resultados do ensaio de variação dimensional - inchamento

Variação Dimensional - Inchamento (%)


Base 6,42% 0,45% 5,70%

Meio 7,28% 0,49% 4,76%

Topo 7,79% 0,31% 4,21%

Média 7,17% 0,42% 4,89%

Desvio Padrão 2,25% 0,50% 1,38%



94

Tabela 18: Comparação de resultados de diferentes espécies de variação dimensional – inchamento

Comparativo de Variação Dimensional – Inchamento (%)


Bv

Gss

p

Gs

Dg (

1)

Dg (

2)

Bv

Gss

p

Gs

Dg (

1)

Dg (

2)

Bv

Gss

p

Gs

Dg (

1)

Dg (

2)

Base

6,4

2%

15

,75

%

11

,30

%

3,1

4%

8,1

0%

0,4

5%

0,9

7%

0,1

3%

0,0

7%

0,1

2%

5,7

0%

8,0

0%

6,0

0%

5,0

4%

5,3

0%

Mei

o

7,2

8%

15

,24

%

11

,10

%

2,6

9%

5,3

0%

0,4

9%

1,3

2%

0,1

3%

0,0

7%

0,1

3%

4,7

6%

6,8

7%

5,5

5%

5,2

5%

2,6

0%

Top

o

7,7

9%

12

,67

%

10

,82

%

3,3

9%

6,2

0%

0,3

1%

1,1

8%

0,1

3%

0,0

8%

0,1

2%

4,2

1%

5,4

4%

5,1

0%

5,4

6%

3,6

0%

Méd

ia

7,1

7%

14

,55

%

11

,07

%

3,0

7%

6,5

3%

0,4

2%

1,1

6%

0,1

3%

0,0

7%

0,1

2%

4,8

9%

6,7

7%

5,5

5%

5,2

5%

3,8

3%

Desv

io

Pad

rão d

as

Méd

ias

0,6

9%

1,6

5%

0,2

4%

0,3

5%

1,4

3%

0,0

9%

0,1

8%

0,0

0%

0,0

1%

0,0

1%

0,7

6%

1,2

8%

0,4

5%

0,2

1%

1,3

7%

Co

efi

cien

te

de V

aria

ção

9,6

3%

11

,34

%

2,1

8%

11

,54

%

21

,88

%

21

,93

%

15

,23

%

0,0

0%

7,8

7%

4,6

8%

15

,47

%

18

,95

%

8,1

1%

4,0

0%

35

,61

%


Sendo:





• Dg (2) – Dendrocalamus giganteus (CULZONI, 1986).

As Figura 89, Figura 90 e Figura 91, ilustram os resultados apresentados na Tabela 18.

Pode-se observar pelos resultados comparativos do inchamento radial e axial que a espécie B.

vulgaris encontra-se na média se comparado às demais espécies, situando-se, um pouco

abaixo da espécie Guadua. O B. vulgaris mostrou 4,9% de inchamento tangencial, sendo um

resultado baixo no geral, mas que pode ser considerado elevado se for considerado que os

colmos irão trabalhar dentro de uma matriz cimentícia. Assim como já foi citado

anteriormente, para confecção dos painéis modulares as variações dimensionais, sejam elas

retração ou inchamento, são movimentos que devem ser evitados, uma vez que essas

95

variações estarão propiciando o surgimento de esforços dentro do painel com a matriz

cimentícia. A variação dimensional na direção diametral, para o sistema proposto, é a menos

desejável, pois a mesma pode ajudar no aparecimento de fissuras na matriz cimentícia. Para

isso buscou-se métodos nessa pesquisa para reduzir ao máximo essa variação dimensional do

colmo de bambu.

Figura 89: Comparação do inchamento radial


Figura 90: Comparação do inchamento axial


0,00%

2,00%

4,00%

6,00%

8,00%

10,00%

12,00%

14,00%

16,00%

Bv Gssp Gs Dg (1) Dg (2)

Radial

INC

HA

ME

TN

O (

%)

Comparação do inchamento radial

Base Meio Topo

0,00%

0,20%

0,40%

0,60%

0,80%

1,00%

1,20%

1,40%


Axial

INC

HA

ME

TN

O (

%)

Comparação do inchamento axial

Base Meio Topo

96

Figura 91: Comparação do inchamento tangencial


Sendo:





• Dg (2) – Dendrocalamus giganteus (CULZONI, 1986).

4.3.15 Variação dimensional: total

Nesse ensaio, buscou-se obter a variação das dimensões dos corpos de prova do ensaio

partindo do estado seco em estufa. A Tabela 19 mostra os resultados obtidos podendo

observar-se que se comparado ao ensaio de inchamento total dos corpos de prova os valores

obtidos se mostram duplicados.

Tabela 19: Resultados do ensaio de inchamento de pequenos corpos de prova (partindo do estado seco em

estufa)

Variação Dimensional - Inchamento Total(%)


Base 9,39% 0,33% 9,26%

Meio 10,01% 0,40% 7,84%

Topo 8,89% 0,32% 7,66%

Média 9,43% 0,35% 8,25%

Desvio Padrão 3,98% 0,52% 1,56%

Coeficiente de

Variação 42,23% 146,96% 18,92%


0,00%

1,00%

2,00%

3,00%

4,00%

5,00%

6,00%

7,00%

8,00%

9,00%


Tangencial

INC

HA

ME

TN

O (

%)

Comparação do inchamento tangencial

Base Meio Topo

97

4.3.16 Comprimento do internódio

A Figura 92 mostra os resultados de comprimento internodal aferidos em 6 colmos de

B. vulgaris. Na Figura 92, mostram-se as medições feitas em 30 internódios divididos por

região do colmo e com as linhas de comprimentos mínimo, médio e máximo.

Pode-se observar que cerca de 90% da linha de média está situada entre as dimensões

de 30 cm a 40cm. A região basal apresenta internódios mais curtos, porém a região mediana e

a apical apresentam uma leve homogeneidade na dimensão dos internódios apresentando

apenas um leve pico próximo aos internódios 14 e 15.

Figura 92: Resultado do teste de dimensão internodal


4.3.17 Diâmetro externo do colmo

A Figura 93 mostra os resultados obtidos a partir da aferição do diâmetro externo de 6

colmos completos. O gráfico apresentado mostra os valores mínimos, médios e máximos

obtidos. A curva é bem estável apresentando uma leve queda na região apical onde o diâmetro

externo tende a ser menor.

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0

40,0

45,0

50,0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

Base Meio Topo

DIM

EN

SÃ

O I

NT

ER

NO

IDA

L (

CM

)

INTERNODIO

Dimensão do internodio do B. vulgaris

Minimo Medio Máximo

98

Figura 93: Diâmetro externo do colmo de B. vulgaris


4.3.18 Espessura da parede do colmo

A Figura 94 mostra os resultados obtidos com a aferição da espessura da parede nos

colmos de B. vulgaris. Diferentemente dos dois gráficos anteriores essa dimensão do colmo

do bambu apresenta uma maior diferença da região basal para região apical, sendo a espessura

da parede no topo cerca de metade da espessura da região da base.

Figura 94: Espessura da parede do colmo de B. vulgaris


4.3.19 Tração paralela às fibras

Nesse ensaio buscou-se obter os valores de resistência à tração paralela às fibras para a

espécie de bambu estudada. Na Tabela 20 são apresentados os resultados obtidos. As Figura

95 e Figura 96, mostram os gráficos tensão x deformação típicos para corpos de prova com nó

e sem nó, respectivamente. Nas figuras a deformação indicada não é a real do material em si,

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

8,00

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

Base Meio Topo

DIÂ

ME

TR

O E

XT

ER

NO

(C

M)

INTERNODIO

Diâmetro externo do colmo de B. vulgaris

Minimo Medio Máximo

0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

1,20

1,40

1,60

1,80

2,00

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Base Meio Topo

ES

PE

SS

UR

A (

CM

)

PAR DE INTERNODIO

Espessura da parede do colmo de B. vulgaris

Minimo Média Maximo

99

porque o deslocamento foi medido como sendo aquele ocorrido entre os pratos do

equipamento de ensaio, e não por meio de um extensômetro instalado no corpo de prova.

Dessa forma, não se pôde determinar com precisão o módulo de elasticidade do material.

Tabela 20: Resultados do ensaio de tração paralela às fibras em B. vulgaris

Resistencia à Tração Paralela às fibras

Com Nó (MPa) Sem Nó (MPa) Umidade (%)

Base 94,2 112,0 11,0%

Meio 87,9 111,9 11,1%

Topo 91,9 106,5 10,3%

Media 91,3 110,1 10,8%

Desvio Padrão 28,76 40,78 0,98%





0

20

40

60

80

100

120

0,00% 1,00% 2,00% 3,00% 4,00% 5,00% 6,00%

Ten

são (

MP

a)

Deformação

TENSÃO x DEFORMAÇÃO do CP - TRA_S/NO_4_B_38

100



Na Tabela 21, são apresentados alguns resultados comparativos do ensaio de tração

paralela às fibras realizados em outros estudos entre espécies de bambu.

Tabela 21: Comparativo de resultados do ensaio de tração paralela às fibras para diferentes espécies de

bambu

Comparativo de Resistências à Tração Paralela às Fibras (MPa)

Bv Bv (2) Bv (3) Gspp Gw Ga Gs Dg (1) Dg (2) Dg (3)

Base com nó 94,2

94,3

161,7 86,5 72,2 69,9 109 103 109 107

Meio com nó 87,9 155,3 73,5 - 82,6 - 118 170 144

Topo com nó 91,9 145,3 91,2 - 64,3 116 114 119 114

Media 91,3 94,3 154,10 83,7 72,2 72,3 112,5 111,7 132,7 121,7

Desvio Padrão

das Médias 3,15 - 8,27 9,17 - 9,38 4,95 7,77 32,72 19,66

Coeficiente de

Variação 3,45% - 5,36% 10,95% - 12,98% 4,40% 6,96% 24,66% 16,16%

Base sem nó 112,0

117,9

- 239 256 93,4 143 240 159 147

Meio sem nó 111,9 - 228 - 95,8 - 250 224 188

Topo sem nó 106,5 - 210 - 116 151 247 147 158

Media 110,1 117,9 - 225,7 256,0 101,7 147,0 245,7 176,7 164,3

Desvio Padrão

das Médias 3,18 - - 14,64 - 12,41 5,66 5,13 41,43 21,22

Coeficiente de

Variação 2,88% - - 6,49% - 12,20% 3,85% 2,09% 23,45% 12,91%


0

20

40

60

80

100

120

0,00% 1,00% 2,00% 3,00% 4,00% 5,00% 6,00%

Ten

são

(M

Pa)

Deformação

TENSÃO x DEFORMAÇÃO do CP - TRA_C/NO_4_B_39

101

Sendo:


• Bv (2) – Bambusa vulgaris (MBUGE, 2000);

• Bv (3) – Bambusa vulgaris (SILVA, 2007)


• Gw – Guadua weberbaueri (MURAD, 2007)


• Ga – Guadua angustifolia (GHAVAMI e MARINHO, 2005)

• Dg (1) – Dendrocalamus giganteus (PEREIRA, 2006b)


• Dg (3) – Dendrocalamus giganteus (GHAVAMI e TOLEDO FILHO, 1992).

As Figura 97 e Figura 98 mostram os resultados comparativos dos ensaios de tração

paralela às fibras em forma de gráfico de barras para uma melhor visualização dos resultados.

Pode-se observar que o B. vulgaris encontra-se na média das resistências à tração paralela às

fibras apresentadas para os corpos de prova com nó. Entretanto para os corpos de prova sem

nó, o B. vulgaris apresenta-se como uma das espécies de bambu com as menores resistências

à tração paralela às fibras.

Figura 97: Comparativo das resistências à tração paralela às fibras em corpos de prova com nó


0,0

20,0

40,0

60,0

80,0

100,0

120,0

140,0

160,0

180,0

Base com nó Meio com nó Topo com nó

Ten

são (

MP

a)

Comparativo das resistências à tração em corpos de

prova com nó

Bv Gspp Gw Ga Gs Dg (1) Dg (2) Dg (3)

102

Figura 98: Comparativo das resistências à tração paralela às fibras em corpos de prova sem nó


Sendo:






• Dg (1) – Dendrocalamus giganteus (PEREIRA, 2006b)


• Dg (3) – Dendrocalamus giganteus (GHAVAMI e TOLEDO FILHO, 1992).

4.3.20 Cisalhamento interlaminar paralelo às fibras

Esta seção mostra os resultados obtidos no ensaio de cisalhamento interlaminar na

direção paralela às fibras do bambu. A Tabela 22 mostra os resultados obtidos com a espécie

em estudo e o respectivo teor de umidade dos corpos de prova no momento do ensaio. Foram

ensaiados corpos de prova com nó e sem nó. Para cada grupo foi selecionada a curva tensão x

deformação mais representativa, de acordo com a resistência media, sendo 6,4 MPa para o

grupo com nó e 4,4 MPa para o grupo sem nó. Tais curvas são apresentadas nas Figura 100

eFigura 101, respectivamente.

Era de se esperar que a amostra por cisalhamento paralelo às fibras mostrasse um

comportamento frágil, mas nota-se que se consegue no ensaio certa ductilidade. Isto se deve

ao fato de ser difícil o cisalhamento ser perfeito, contínuo e na mesma seção longitudinal. Na

0,0

40,0

80,0

120,0

160,0

200,0

240,0

280,0

Base sem nó Meio sem nó Topo sem nó

Tít

ulo

do E

ixo

Comparativo das resistências à tração paralela às fibras

em corpos de prova sem nó

Bv Gspp Gw Ga Gs Dg (1) Dg (2) Dg (3)

103

Figura 99, pode-se observar tal fato. O cisalhamento está partindo da extremidade dos sulcos

feitos no corpo de prova não coincidindo exatamente um com o outro. Gerou-se então um

esforço de flexão no centro do corpo de prova.

Figura 99: Corpo de prova com cisalhamento descontínuo


Tabela 22: Resultados do ensaio de cisalhamento interlaminar paralelo às fibras

Resistência ao Cisalhamento

Com Nó (MPa) Sem Nó (MPa) Umidade (%)

Base 5,6 4,9 11,0%

Meio 6,7 4,4 11,1%

Topo 7,0 4,1 10,3%

Media 6,4 4,4 10,8%

Desvio Padrão 1,99 1,17 0,98%



104





A Tabela 23 mostra um estudo comparativo de resistências ao cisalhamento paralelo

às fibras de diferentes espécies de bambu, utilizadas em outros estudos. Para uma visualização

mais clara foram confeccionados dois gráficos (Figura 102 e Figura 103) que mostram o

comparativo dos ensaios com nó e sem nó, respectivamente.

0

2

4

6

8

0,00% 0,50% 1,00% 1,50% 2,00% 2,50%

Ten

são

(M

Pa)

Deformação

TENSÃO x DEFORMAÇÃO do CP - CIS_C/NO_4_B_38

0

2

4

6

8

0,00% 0,50% 1,00% 1,50% 2,00% 2,50%

Ten

são (

MP

a)

Deformação

TENSÃO x DEFORMAÇÃO do CP - CIS_S/NO_2_B_15

105

Tabela 23: Comparativo de Resistências ao Cisalhamento Paralelo às Fibras

Comparativo de Resistências ao Cisalhamento (MPa)

Bv Gspp Gw Ga Dg

Base com nó 5,6 2,5 3,6 1,7 3,2

Meio com nó 6,7 2,7 - 1,4 3,2

Topo com nó 7,0 2,3 - 2,1 4,2

Media 6,4 2,5 3,6 1,7 3,6

Desvio Padrão das

Medias 0,73 0,21 - 0,34 0,55

Coeficiente de

Variação 11,36% 8,46% - 19,86% 15,57%

Base sem nó 4,9 3,7 4,5 2,2 2,3

Meio sem nó 4,4 4,4 - 2,3 4,2

Topo sem nó 4,1 3,8 - 2,4 3,6

Media 4,4 4,0 4,5 2,3 3,4

Desvio Padrão das

Medias 0,42 0,38 - 0,11 0,95

Coeficiente de

Variação 9,40% 9,68% - 4,89% 28,08%


Sendo:





• Dg – Dendrocalamus giganteus (GHAVAMI e MARINHO, 2001).

106

Figura 102: Comparativo das resistências ao cisalhamento paralelo às fibras em corpos de prova com nó


Figura 103: Comparativo das resistências ao cisalhamento paralelo às fibras em corpos de prova sem nó


Sendo:



• Gw- - Guadua weberbaueri (MURAD, 2007)


• Dg (1) – Dendrocalamus giganteus (GHAVAMI e MARINHO, 2001).

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

Base com nó Meio com nó Topo com nó

Ten

são (

MP

a)

Comparativo das resistências ao cisalhamento em

corpos de prova com nó

Bv Gspp Gw Ga Dg

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

Base sem nó Meio sem nó Topo sem nó

Ten

são (

MP

a)

Comparativo das resistências ao cisalhamento em

corpos de prova sem nó

Bv Gspp Gw Ga Dg

107

4.4 Sistema de painéis modulares

Nessa seção serão apresentados os resultados encontrados a partir dos testes, ensaios e

métodos aplicados para produção do sistema de painéis modulares.

4.4.1 Testes com painéis modulares em escala reduzida

A Figura 104 mostra os primeiros painéis moldados em escala reduzida. Nos primeiros

painéis moldados foram sendo modificados os traços para que pudesse ser atingido o objetivo

de confeccionar um concreto de baixo consumo de cimento, com baixa densidade e que não

apresentasse fissuração.

Figura 104: Painéis em escala reduzida


O painel de referência PR005 foi moldado com um tubo de PVC de 50 mm, e não

fissurou. Nos painéis com bambu ocorreu fissuração, indicando que a expansão e a retração

do bambu estavam nele influenciando. Dessa forma, admitiu-se que nas paredes externas do

bambu por possuir uma camada protetora não absorveria água, ocorrendo a absorção apenas

pelas extremidades. Logo, procurou-se isolar tais extremidades com parafina derretida, como

mostra a Figura 105.

108

Figura 105: Bambus impermeabilizados com parafina


Com os bambus com extremidades impermeabilizadas com a parafina, foi

confeccionado mais um painel em escala reduzida, com o mesmo traço do painel PR005 que

não havia fissurado. Entretanto, cerca de 24h após a moldagem o mesmo já apresentava

pequenas fissuras iniciais que aumentaram com o tempo. Pode-se observar na Figura 106, o

resultado dessa fissuração.

Figura 106: Painel PR006 fissurado desde a desforma


Ao observar tal nível de fissuração, constatou-se que embora não absorvesse a água da

pasta pelas extremidades o bambu a absorveu pela superfície externa do colmo, logo causando

um processo de expansão e retração dentro da pasta. Como forma de solucionar esse problema

procurou-se um método que pudesse isolar o bambu. Logo, a ideia de envolvê-lo com algum

tipo de plástico veio à mente, e por fim, decidiu-se realizar a moldagem de mais um painel em

109

escala reduzida com o método utilizado para o bambu. Os bambus foram envolvidos com fita

adesiva como mostra a Figura 107.

Figura 107: Bambus isolados com fita adesiva


Como se pode observar os bambus utilizados foram totalmente isolados com fita

adesiva, desde as extremidades até toda superfície dos colmos e dos nós. A fita adesiva foi

aplicada com cerca de 20% de sobreposição para garantir que nenhum líquido iria penetrar e

as extremidades e nos nós receberam um reforço. O painel reduzido foi moldado com o

mesmo traço já utilizado no PR005 e PR006. A Figura 108 mostra o resultado do painel sem

apresentar nenhuma fissura após sua desforma.

Figura 108: Painel PR007 sem fissuras


O painel PR007 se manteve estável e sem fissuras por cerca de 3 semanas e após esse

período o mesmo também veio a fissurar.

110

Dando aprimoramento à confecção foi feito mais um painel, agora utilizando-se o

bambu completamente envolto por um material hidro-repelente, conforme apresentado na

Figura 109. Para aplicação do produto, chegou-se a lixar os colmos com lixa 80. Na Figura

110, pode-se observar que ainda assim a fissuração não conseguiu ser evitada.

Figura 109: Tratamento do bambu com produto impermeabilizante


Figura 110: Painel em escala reduzida PR008


Dando sequência à tentativa de controle da fissuração, foram usados agora tratamento

de pedaços de colmo com uma resina adicionada com bentonita. A Figura 111 mostra a

aparência dos colmos após aplicação da mesma.

111

Figura 111: Colmos de bambu isolados com resina


A Figura 112 mostra o painel PR009 logo após a desforma, porém assim como os

demais após 1 semana da desforma também veio a fissurar. Nesse painel foi utilizado como

tratamento do bambu só a resina adicionada com bentonita e o concreto que já vinha sendo

utilizado como padrão.

Figura 112: Painel em escala reduzida PR009 após desforma


A Figura 113 mostra mais uma variação dos painéis em escala reduzida. No PR011 os

colmos passaram por um processo de secagem em estufa e só então foi aplicada a resina

adicionada com bentonita na sua superfície. Mesmo assim as fissuras apareceram na direção

longitudinal após cerca de 1 semana da moldagem.

112

Figura 113: Painel em escala reduzida PR011 já fissurado após desforma


A Figura 114 mostra o painel modular em escala reduzida, PR012, com os colmos

tratados com solução aquosa de Ácido Bórico (3%) + Bórax (3%), por imersão por 4 dias e só

então foi aplicada a resina adicionada com bentonita na superfície do colmo. Entretanto, assim

como os testes anteriores o painel também fissurou após cerca de 1 semana da moldagem.

Figura 114: Painel em escala reduzida PR012 já fissurado após desforma


A Figura 115 mostra os colmos de bambu revestidos com a resina adicionada de

bentonita e a fôrma utilizada para moldagem dos painéis em escala reduzida. Tais colmos

utilizados no PR013 foram previamente tratados por 4 dias em imersão com Ácido Bórico +

Bórax, semelhante ao PR012. Entretanto, para esse painel além de ser usado um aditivo

diferente, aditivo retardador, também o traço foi feito sem o uso de fibras e de EVA.

113

Figura 115: Colmos e forma antes da moldagem


A Figura 116 mostra o resultado dos painéis após cerca de 50 dias da moldagem sem

apresentar nenhuma fissura e nem o ataque de insetos ao bambu.

Figura 116: Painel em escala reduzida PR013 após 50 dias de moldagem


A Figura 117 mostra os colmos de bambu protegidos com fita adesiva. Os colmos para

PR014 passaram pelo mesmo tratamento com Ácido Bórico + Bórax. Para esse painel em

escala reduzida foi utilizado o mesmo traço que já vinha sendo utilizado com cimento, cal,

areia, EVA e fibra de coco.

114



A Figura 118 mostra o PR014 após 50 dias da moldagem também sem apresentar

nenhuma fissura e nem o ataque de insetos ao bambu.

Figura 118: Painel em escala reduzida PR014 após 50 dias de moldado


A Figura 119 mostra os colmos de bambu utilizados para o PR015 envolvidos em

plástico filme PVC; os mesmos também passaram pelo tratamento com Ácido Bórico e Bórax

para proteção contra insetos. E a Figura 120 mostra o painel pronto sem nenhuma fissuração

após 50 dias da moldagem.

115



Figura 120: Painel em escala reduzida PR015 após 50 dias de moldagem


Conclui-se que a fissuração é um fenômeno difícil de controlar nesse tipo de painel.

As fissuras localizam-se paralelamente aos colmos. O pequeno recobrimento do colmo pelo

concreto pode ser um dos fatores indutores da fissuração. O assentamento plástico do

concreto quando há o adensamento nas fôrmas forma uma fissura inicial imperceptível. À

medida que a água de amassamento vai saindo do concreto, provocando retração, aquela

fissura começa a aumentar a abertura. Cumpre ressaltar que o concreto utilizado continha

fibras de coco e partículas de EVA, ambos materiais que também absorvem água. Com o

tempo essa água sai intensificar a retração. Nota-se que a argamassa sem fibras e sem o EVA

conseguiu manter-se íntegra nos painéis. No entanto, sem o EVA, aumenta-se o peso e o

consumo de cimento, daí ter-se preferido manter aquele material como agregado no concreto.

116

4.4.2 Variação de temperatura na estufa semi-ecológica

Nesta seção serão apresentados os resultados do ensaio de variação de temperatura

realizado com a estufa semi-ecológica. Os ensaios foram divididos em duas situações. A

primeira situação onde, só há disponível a energia solar e a segunda situação onde além da

energia solar, na ausência da mesma são ativadas luzes de secagem para manter a temperatura

da estufa. Na Figura 121, serão apresentados os dados coletados referentes a situação 1.

Figura 121: Variação de temperatura para situação 1 – só energia solar


Pode-se observar que na situação 1 onde só há o emprego da energia solar na estufa a

mesma funcionou adequadamente como secagem durante o dia. Entretanto, durante a noite

quando a temperatura diminui a mesma não influenciou em nada com relação à temperatura.

Nota-se que entre 18:00h e 06:00h a temperatura dentro da estufa se manteve praticamente a

mesma em relação à do exterior. Na Figura 122, serão apresentados os dados coletados

referentes à situação 2.

20

25

30

35

40

45

50

55

11:5

812:3

21

3:0

613:4

014:1

414:4

815:2

215:5

616:3

017:0

417:3

818:1

218:4

619:2

019:5

420:2

821:0

221:3

622:1

022:4

423:1

823:5

20

:26

1:0

01:3

42:0

82:4

23:1

63:5

04:2

44:5

85:3

26:0

66:4

07:1

47

:48

8:2

28:5

69:3

010:0

410:3

811:1

2

Tem

per

atura

(°C

)

Horas

Variação de temperatura entre 18/02 e 19/02 (Situação 1)

Temperatura Externa Temperatura Interna

117

Figura 122: Variação de temperatura para situação 2 – solar e lâmpadas


Com o aumento da temperatura durante o período noturno fica evidente a grande

diferença entre as situações. Observa-se que após 18:00h quando o sol se põe o relê

fotoelétrico passa corrente para as lâmpadas que são acendidas e começam a aquecer a estufa;

o processo leva cerca de 1,5h até estabilizar a temperatura. Da mesma forma há uma queda de

temperatura quando a luz é apagada quando o dia amanhece. Sabendo-se que existem alguns

pontos que poderiam ser melhorados, como fazer as lâmpadas acenderem por volta das

16:00h, a estufa funcionou bem para secagem dos colmos.

4.4.3 Concreto utilizado para os painéis modulares

A partir dos ensaios previamente descritos de compressão de tração na compressão

diametral os resultados foram 2,8 MPa e 3,1 MPa, respectivamente. Logo, mostrando que as

adições, como EVA e fibra de coco, utilizadas no concreto melhoram a resistência a tração do

concreto, tornando o mesmo adequado para o uso em conjunto com o bambu nos painéis,

visto que o mesmo pode acompanhar a flexão do bambu sem sofrer grandes danos.

4.4.4 Painéis modulares em escala real

A partir dos estudos desenvolvidos com os painéis em escala reduzida foi possivel

definir com seria confeccionado o painel modular no seu tamanho real (40 cm de largura x

245 cm de altura x 10 cm de espessura) Isto, conduzindo a uma relação altura/espessura de

20

25

30

35

40

45

50

55

6012:1

6

12:5

013:2

413:5

814:3

215:0

615:4

0

16:1

416:4

817:2

217:5

618:3

01

9:0

419:3

820:1

220:4

621:2

021:5

4

22:2

823:0

223:3

60:1

00:4

41

:18

1:5

22:2

63:0

03:3

44:0

8

4:4

25:1

65:5

06:2

46:5

87:3

2

8:0

68:4

09:1

49:4

810:2

21

0:5

6

Tem

per

atu

ra (

°C)

Horas

Variação de temperatura entre 19/02 e 20/02 (Situação 2)

Temperatura Externa Temperatura Interna

118

24. Trata, portanto, de um painel esbelto. A Figura 123 mostra o processo de montagem do

painel. Os colmos de bambu foram tratados previamente com, ácido bórico e borax; após o

periodo de secagem os colmos foram envolvidos com plástico PVC tipo filme. Os mesmos

foram atravessados com taliscas de bambu em diversos pontos para que o conjunto se

mantivesse alinhado e travado. Também foram utilizados espaçadores na parte inferior dos

colmos para que fosse possivel garantir um bom espaçamento entre a fôrma e a estrutura. Na

parte superior do painel (furos na fôrma) foi utilizado EVA para preencher os espaços vazios

e reduzir ao máximo os vazios. Infelimente não se dispunha de colmos de bambuzais

manejados, de forma que não houvesse uma variação de diâmetro entre os 4 colmos

utilizados no painel.

Figura 123: Montagem do painel modular


A Figura 124 mostra o aspecto do painel modular após a moldagem. Para garantir que

todos os espaços foram preenchidos, a moldagem foi feita sobre uma mesa vibratória. Durante

a moldagem o painel foi vibrado para reduzir ao máximo a presença de vazios.

119

Figura 124: Painel modular moldado


Como na matriz cimentícia foi utilizado o aditivo retardador de pega, optou-se por

desmoldar os painéis apenas após 7 dias da moldagem. Entretanto, para garantir um bom

processo de cura os painéis foram molhados duas vezes por dia durante 14 dias. A Figura 125

mostra o painel modular desmoldado.

Figura 125: Painel modular em processo de cura


Após o processo de cura do painel modular surgiu uma fissura na direção longitudinal

da peça, a mesma foi facilmente preenchida visto que não era estrutural. A Figura 126 mostra

uma imagem do painel após 28 dias da moldagem.

120

Figura 126: Painel Modular 1 com pequenas fissuras


Aos 28 dias o painel modular foi posicionado, instrumentado com três extensômetros,

sendo dois deles para medir o deslocamento vertical e o outro para medir o deslocamento

horizontal do painel. A Figura 127 mostra algumas imagens da instrumentação do Painel

Modular 1.

121

Figura 127: Instrumentação para ensaio do Painel Modular 1


No início do ensaio foi observado que o painel sofreu uma leve acomodação das faces

superior e inferior. Foi aplicada carga crescente e chegou-se a um valor máximo de 120 kN

que corresponde a 300 kN/m, visto que o painel tem apenas 40 cm de largura. Trata-se de

valor bem expressivo e satisfatório visto a esbeltez do painel como um todo. O ensaio foi

interrompido no ponto em que se observou que não era mais seguro continuá-lo devido à

notável flambagem do painel. Pode-se observar na Figura 128 a deformação transversal do

painel. Destaca-se ainda que após a remoção da carga aplicada o painel retornou a sua forma

original sem apresentar quase nenhuma deformação residual, mostrando, assim, o alto grau de

elasticidade do bambu.

122

Figura 128: Painel Modular 1 no momento crítico do ensaio


A Figura 129 mostra o gráfico CARGA x DESLOCAMENTO obtido a partir das

leituras da célula de carga e dos extensômetros posicionados na zona mediana do painel

modular. Considerando que o deslocamento está sendo medido numa base de 1,475 mm,

pode-se achar a deformação específica média no trecho do painel compreendido entre os

pontos de leitura. Nota-se que se conseguiu medir deformações médias de 6,1%. São

deformações compatíveis com o deslocamento de materiais estruturais.

123

Figura 129: Gráfico CARGA x DESLOCAMENTO do Painel Modular 1


Os extensômetros foram removidos antes do final do teste por motivos de segurança,

sendo representado no gráfico por uma reta aos 9,5mm. Entretanto, mesmo sem os

extensômetros o ensaio foi continuado para se obter a carga de ruptura que foi atingida aos

120 kN ou 340 kN/m.

Devido ao painel ter sofrido uma grande deformação durante o ensaio o mesmo

apresentou fissuras distintas entre os lados. A Figura 130 mostra algumas imagens do painel

após ensaio. As marcas de fissuras foram realçadas com caneta marcadora para melhor

visualização nas fotografias.

124

Figura 130: Lado 1 do painel modular 1 que sofreu compressão


Entretanto, o lado 2 ou lado exterior da flexão, o qual sofreu tensões de tração devido

à flexão do mesmo, apresentou fissuras quase sempre horizontais e algumas inclinadas. A

Figura 131 mostra as fissuras que surgiram. Conforme relatado anteriormente, as fissuras

foram realçadas para melhor visualização nas fotografias.

Figura 131: Lado 2 do painel 1 que sofreu tração


A Figura 132 mostra a instrumentação para o ensaio no Painel Modular 2 que foi a

mesma do Painel Modular 1.

125

Figura 132: Instrumentação para ensaio do Painel Modular 2


Por meio das imagens mostradas na Figura 133 observou-se que o Painel Modular 2

também flambou como o Painel Modular 1.

Figura 133: Ponto Crítico no ensaio do Painel Modular 2


O gráfico carga x deslocamento do ensaio de compressão realizado no Painel Modular

2 apresenta-se na Figura 134. Foi possível observar as deformações ocorridas nos dois

126

extensômetros posicionados longitudinalmente. A carga máxima atingiu 130 kN ou 325

kN/m.

Figura 134: Curva CARGA x DESLOCAMENTO do Painel Modular 2


Após o rompimento do painel as fissuras foram marcadas com caneta piloto para que

as mesmas ficassem mais acentuadas. As Figura 135 e Figura 136 mostram, respectivamente,

os dois lados do painel. Diferentemente do primeiro, nesse painel grande parte das fissuras se

mostraram horizontais paralelas aos colmos tanto no lado 1 quanto no lado 2.

127

Figura 135: Lado 1 do painel modular 2 que sofreu compressão


Figura 136: Lado 2 do painel 2 que sofreu tração


Para se ter ideia da capacidade de carga de uma parede de painéis, considere-se uma

parede que dá apoio a duas lajes de 4 m de vão, com carregamento de 5 kN/m2. A carga nessa

parede seria:

P = 5 x 4 = 20 kN/m, 15 vezes menor que a menor resistência encontrada. Isto já

indica que esse tipo de painel poderia ser aplicado estruturalmente em construções de

múltiplos andares, com segurança.

128

5. CONSIDERAÇÕES FINAIS

Neste trabalho foi feita uma caracterização do B. vulgaris, que é a espécie disponível

no Estado da Paraíba, em geral pouco estudada. A caracterização quase completa da espécie

foi fundamental para se desenvolver o estado da arte, visto não se dispor de muitas

informações sobre esse bambu.

Foram obtidas curvas de secagem do bambu a partir do corte até constância de massa e

equilíbrio com a umidade atmosférica. Os resultados mostram que no mês de novembro em

João Pessoa, 7 ou 8 dias, a partir do corte, são suficientes para se chegar à umidade de

equilíbrio, por volta de 12% - 13% nesse período do ano. Outras curvas também foram

apresentadas como a de secagem tanto partir da umidade de corte quando da umidade

saturada até se chegar na secagem estufa a 103 °C.

O estudo de variação dimensional abrangeu tanto o processo de retração quanto o de

inchamento.

Para a retração foram realizados ensaios em corpos de prova pequenos (25 mm de

largura x 25 mm altura x espessura da parede do colmo) partindo da saturação para estufa a

103 ºC e da saturação para o estado seco ao ar, o que mostrou uma grande diferença de

comportamento. Também foram realizados ensaios com corpos de prova cilíndricos que

conduziram a menores valores de retração que os obtidos em corpos de prova pequenos.

As variações dimensionais confirmaram o que ocorre com as outras espécies de

bambu, ou seja, a retração na direção paralela às fibras é bem menor que nas demais direções.

O inchamento da espécie estudada foi medido de duas formas, partindo da umidade

seco em estufa e da umidade na condição do bambu seco ao ar. Nos dois testes os corpos de

prova foram imersos em água até a saturação. Os resultados mostraram que o inchamento dos

corpos de prova que partiram da umidade na condição seca ao ar é cerca de 50% menor que

aquela a partir da condição seca em estufa. Porém, os dois testes constataram que o

inchamento na direção radial, ou seja, espessura da parede do colmo, se mostrou sempre

maior que nas direções tangencial e longitudinal.

Também foram elaboradas curvas de absorção partindo do estado seco em estufa e

seco no estado natural até se chegar à saturação. Neste último caso, vê-se que a saturação

ocorre no período de 8 a 9 dias, com valores próximos a 90% de umidade.

129

O peso específico das paredes do colmo do bambu estudado, com o método utilizado,

ficou por volta de 8,5 kN/m3 a 9,0 kN/m3.

Foi medida a variação do comprimento do internódio e foi observado que essa

dimensão tende a ser mais elevada na zona mediana. Os valores variaram de 20 cm até 47 cm,

sendo a menor dimensão no primeiro colmo da zona basal e o maior valor em torno do

décimo nono colmo dentro da zona útil da espécie estudada.

A espessura da parede do B. vulgaris assim como a maioria das espécies, segue o

padrão decrescente da base ao topo. Para essa espécie foram obtidos valores máximos de 1,80

cm e mínimos de 0,40 cm, sendo o valor máximo na zonal basal e o valor mínimo na zona

apical.

O diâmetro externo do colmo se mantém em torno dos 6 cm para zona basal e

mediana, caindo na zona apical. O valor mínimo foi de 3 cm e o máximo de 7 cm.

Foram obtidos gráficos das resistências à compressão paralela às fibras com o teor de

umidade dos corpos de prova, constatando-se o já esperado e que acontece com outras

espécies de bambu, que é a diminuição da resistência mecânica com a umidade. Pode-se ver

que a resistência à compressão paralela às fibras cresce muito quando o teor de umidade está

abaixo de 5%. Entre 10% e 30% não parece haver grandes diferenças na resistência à

compressão paralela às fibras para essa espécie de bambu.

Neste estudo também foram obtidos os valores de resistência à tração paralela às

fibras. As resistências à tração obtidas paralela à fibras foram de 91,3 MPa para os corpos de

prova com nó e 110,1 MPa para os corpos de prova sem nó.

Foram obtidos os valores para espécie estudada do cisalhamento interlaminar, paralelo

às fibras. O formato do corpo de prova adotado foi aquele proposto por Ghavami em seus

estudos nos anos 90. As resistências médias de cisalhamento interlaminar paralelo às fibras

foram da ordem de 6,4 MPa para os corpos de prova com nó e 4,4 MPa para os corpos de

prova sem nó.

Foi desenvolvida uma estufa semi-ecológica e foram realizadas medições para

acompanhar a retenção de calor dentro da estufa verificando-se a temperatura interna. Durante

o período noturno, as lâmpadas acionadas automaticamente conseguem manter a temperatura

próxima aos 45 °C e durante o dia, o sol a mantém com cerca de 50 °C, o que é ideal para

manter uma constante e lenta secagem dos colmos.

130

Os painéis estruturais de bambu podem ser melhorados com o uso de colmos de

plantações manejadas. De fato, uma dificuldade encontrada foi a variação de dimensões entre

os colmos e a falta de linearidade em alguns deles, que foram obtidos de touceiras,

abandonadas à própria sorte, no próprio campus da universidade.

As fibras de coco presente na matriz cimentícia usada ajudam no controle de

fissuração plástica do concreto. Entretanto, sua dispersão uniforme na matriz não é facilmente

obtida. É comum ocorrer uma “bola de fibras” que dificilmente voltam a se dispor

uniformemente no concreto. Para esse problema ainda será buscada uma solução.

Verificou-se na confecção dos painéis que devido à falta de uniformidade dos colmos

no seu interior, o recobrimento do concreto em alguns locais foi reduzido, o que facilita o

aparecimento de fissuras longitudinais no concreto. Uma solução vislumbrada seria aumentar

a espessura do painel de 10 cm para 12 cm, garantindo assim um recobrimento de pelo menos

2 cm de concreto.

Os painéis ensaiados à compressão mostraram um bom comportamento estrutural.

Apesar da elevada esbeltez (h/t = 24), a carga mínima de ruptura correspondeu a 300 kN/m,

superior a de muitas paredes de alvenaria estrutural. Como o concreto utilizado tem como

agregado resíduos de EVA, ela apresenta ductilidade e acompanha os deslocamentos do

colmos de bambu que são os responsáveis pela resistência mecânica. Para cargas de serviço

não há fissuração sensível e aparecem em níveis elevados. O painel deformou-se lateralmente

por flambagem, e recuperou grande parte da deformação ao ser retirada a carga.

Os painéis permitem o desenvolvimento de um sistema construtivo bastante prático

que já foi pensado mas não aqui apresentado pela limitação de tempo para seu completo

desenvolvimento.

5.1 Sugestões para Trabalhos Futuros

• Finalizar o sistema construtivo com os painéis desenvolvidos;

• Testar novos métodos de impermeabilização do bambu;

• Testar o comportamento dos painéis de 12 cm com relação à fissuração;

• Testar o comportamento painéis modulares como lajes;

• Testar as propriedades térmicas dos painéis modulares;

• Testar o comportamento acústico dos painéis modulares;

• Testar outros tipos de matrizes em conjunto com a estrutura de bambu.

131

6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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