Materiais Não Convencionais

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Prof. Normando Perazzo Barbosa Federal University of Paraiba, Brazil [email protected] CAPES CONSTRUÇÃO CIVIL E SUSTENTABILIDADE Primeira Semana da Construção Civil IF - PB

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Palestra Prof.º Normando Perazzo Barbosa1ª Semana da Construção Civil

Transcript of Materiais Não Convencionais

Page 1: Materiais Não Convencionais

Prof. Normando Perazzo BarbosaFederal University of Paraiba, Brazil

[email protected]

CAPES

CONSTRUÇÃO CIVIL E

SUSTENTABILIDADE

Primeira Semana da Construção Civil

IF - PB

Page 2: Materiais Não Convencionais

UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAIBA

www.ufpb.br

Page 3: Materiais Não Convencionais

LABORATÓRIO DE ENSAIOS

DE MATERIAIS E ESTRUTURAS

Serviços Técnicos

Pesquisas em estruturas e materiais de construção

convencionais e não convencionais

Page 4: Materiais Não Convencionais

Caracterização de materiais

Page 5: Materiais Não Convencionais

Estudantes

Eng. Civil

Arquitetura

Eng. Mecânica

Eng. Urbana e Ambiental

Eng. De Materiais

Nível: graduação, MSc and PhD, Post Doc

Page 6: Materiais Não Convencionais

Arquitetura, Engenharia e

Sustentabilidade

Sustentabilidade: capacidade de as geraçõesatuais satisfazerem as suas necessidades semcomprometer a capacidade de as geraçõesfuturas satisfazerem às suas!

Page 7: Materiais Não Convencionais

A humanidade passa por tres grandes

desafios nesse novo milênio:

1 – Pobreza/desigualdades

sociais

Pobreza extrema atinge mais de 2 bilhões de seres humanos

Page 8: Materiais Não Convencionais

El Tiempo, 23/mai/2011

Cerca de 70% dos paraibanos ganham

até um salário mínimo!

Page 10: Materiais Não Convencionais

3- Crise energética

US will built three new nuclear powers

France attaint record in the use of nuclear energy

Iran needs nuclear energy to support growing

Brazil is thinking about to finish the third nuclear

power

Usina nuclear

representa

perigo no Japão

Page 11: Materiais Não Convencionais

As Architecture e Engenharia estão

ligados aos tres (pobreza, ambiente, energia):

- Para diminuir la pobreza, tudo começa pela

casa! Construir casas e infra estrutura é

responsabilidade de arquitetos e engenheiros!

=>

Page 12: Materiais Não Convencionais

E como o

mundo precisa

de casa!

Page 13: Materiais Não Convencionais

Casas nas margens do Rio

Jaguaribe, João Pessoa

São Paulo tem mais de 2 milhoes

morando em favelas

No Rio de Janeiro, em quatro anos,

o número de favelas passou de 750

para 968.

Page 14: Materiais Não Convencionais

Para construir casas=> necessário produzir

materiais de construção, tranportá-los,

empregá-los!

As atividades da construção são responáveis por:

- quase 40% das matérias primas utilizadas no Planeta

- cerca de 26 % dos resíduos lançados na natureza

- quase 40% da emissão de CO2

Ou seja: a construção , os

engenheiros, os arquitetos causam

enormes impactos no Planeta

Terra

Page 16: Materiais Não Convencionais

2- A queima da lenha gera CO2

Page 17: Materiais Não Convencionais

3 –A produção, tranporte e manuseio dos

tijolos gera gera muito resíduo!

Então, um produto muitíssimo utilizado pelos arquitetos e

engenheiros está contribuindo para danificar e meio

ambiente

Page 18: Materiais Não Convencionais

Agência de Desenvolvimento do Seridó

Rua José Evaristo de Medeiros, 800 - Penedo - Caicó/RN

O uso da lenha (fabricação de tijolos,

telhas, cal está agravando o problema da

da Desertificação!

Nordeste: região semi-árida

Page 19: Materiais Não Convencionais

Energia

Cerca de1 kW.h/kg

Cimento Portland

Aço

1450oC

1800oC

Os materiais de construção

industrializados consomem muita

energia

Quase 45% da energiaconsumida nomundo estavinculada à construção!

Tijolos cerâmidos– 900 - 1000oC

Revestimento cerâmico: mais 1200 oC

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Produção de energia: Emissão de CO2 (centrais temo-elétricas)

Mesmo no Brasilelas estãopresentes!

Central nuclear

Page 21: Materiais Não Convencionais

Energia tem sido a fonte de conflitos

internacionais

Estados Unidos invadem Iraque para controlarpetróleo!

Sofrimento de milhões é ignorado pelo mundo!

Page 22: Materiais Não Convencionais

OTAN financia guerra na Líbia para se

apoderar do seu petróleo!

Page 23: Materiais Não Convencionais

Na entrada do século XXI a necessidade é

de cerca de 600 milhões de casas

Então, para transformar as sub-habitações em casas decentesusando os modelos atuais …

Page 24: Materiais Não Convencionais

.

seria necesario 5 Planetas Terra!

Page 25: Materiais Não Convencionais

Porém só temos uma TerraE a estamos destruindo!

British Petroleum responsável por desastre ambiental

Page 26: Materiais Não Convencionais

!

Queimando as florestas, contaminando o ar

Page 27: Materiais Não Convencionais

A destruição do Planeta e da vida também é

promovida pelos que se crêem proprietários do

mundo!

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Uma das tragédias ecológicas de maiores proporções ocorridas no

século XX foi o ressecamento do Mar de Aral no Kazaquistão e a

sua transformação no deserto Karakum.

Page 30: Materiais Não Convencionais

Rua de Agespe, a principal cidade o entorno do Mar de Aral,

sendo castigada pela tempestade de areia. Quem vive nesta

região não sofre apenas com a areia, já que o sal lhes arrasa

o pulmão e causando uma alta incidência de câncer.

Page 31: Materiais Não Convencionais

João Pessoa – segunda cidade mais verde da Terra!?

Page 32: Materiais Não Convencionais

Resíduos: seríssimo

problema!

Page 33: Materiais Não Convencionais

A configuração atual da terra levou muitos anos

para se formar

Rochas na Groelândia com 3,8 bilhões

de anos. Time Life

Page 34: Materiais Não Convencionais

No entanto, em pouco tempo o homem está transformando-a

Page 35: Materiais Não Convencionais

Efeito estufa

Page 37: Materiais Não Convencionais

Extinção em massa: desaparecimento maciço de espécies vivas

A Terra já passou por cinco extinções em

massa

Page 39: Materiais Não Convencionais

Cientistas acreditam que estamos em meio à

sexta extinção em massa

até mais acelerada do que o colapso ocorrido

quando os dinossauros desapareceram

A primeira extinção em massa causada por

uma espécie: Homo sapiens !

Hoje, pelo menos um terço dos

mais de 6,3 mil espécies de anfíbios

está ameaçado.

Os anfíbios resistiram bravamente às últimas cinco extinções em

massa que assolaram o planeta.

Revistas Científicas

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“Devemos abraçar o melhor do passado,

combiná-lo com o melhor do presente,

para produzir o melhor para o futuro .”

Larry Williamson, EarthCoMegablock

Que podemos fazer?

Page 41: Materiais Não Convencionais

O melhor do passado:

Tecnologias simples, materiais naturais: terra, palha,

água!

Page 42: Materiais Não Convencionais

Itchan Kala, Uzbequistão (autor: World Heritage Collection).

Page 43: Materiais Não Convencionais

Shibam, Iêmen – “La Manhattan del deserto” (autor: Jialiang Gao).

Page 44: Materiais Não Convencionais

Ksar de Ait-Ben-Haddou, Marrocos (www.photosbymartin.com)

Page 45: Materiais Não Convencionais

Marie d´Isle d´Abeau, France

Page 46: Materiais Não Convencionais

Cidade de Sana’a, Iêmen (autor: F. Bandarin).

Page 47: Materiais Não Convencionais

Combinar com o melhor do presente

Materiais industrializados (não se pode negar suaspropriedades) aliar com os materiais naturais

Portland cement in small quantity mix with earth, manual press

unfired blocks – good quality => energy efficient construction

Page 48: Materiais Não Convencionais

Para produzir o melhor para o futuro: habitações e construções de menor impacto

ambiental para todos!

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Page 51: Materiais Não Convencionais

A terra é um material muito apropriado para ajudar à

construção mais sustentável

Page 52: Materiais Não Convencionais

A Natureza constroi com terra!

9 andares!

Page 53: Materiais Não Convencionais

ninho do João de Barro: terra + fibras

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Construções de terra feitas por insetos

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Timbuktu, Mali (autor: F. Bandarin).

Page 56: Materiais Não Convencionais

Habitações da civilização Asante, Gana (autor: Sébastien Moriset).

Tumba de Askia, em Gao,

Mali (autor: T. Joffroy).

Page 57: Materiais Não Convencionais

Argélia

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Mercado Público, sul de Portugal

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Chan Chan, Peru

El Salvador

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Construções coloniais no Brasil, feitas de terra

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Gernot Minke,

Alemanha

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Iglesia cerca Lyon: tierra

asociada a los materiales

industrializados

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Page 67: Materiais Não Convencionais

A terra crua é um material milenar

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BLOCOS MATTONE uma interessante proposta:

Prof. Roberto Mattone and Profa. Gloria Pasero –

Politecnico di Torino

Page 69: Materiais Não Convencionais

QUE É UM BLOCO “MATTONE”?

- É um bloco de terra crua misturada com pequenas taxas de cimento, compactado em uma prensa manual, apresentando encaixes que facilitam a construção e melhoram a resistência das paredes

-

Page 70: Materiais Não Convencionais

Este tipo de bloco permite a construção das paredes sem uso da colher de pedreiro

Usa-se uma argamassa fluida, feita com a própria terra

-

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Testes em paredes de terra na UFPB

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Prototipo de constuido com blocos Mattone

para testes

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Favela em Sapé, PB

Importante: transferência de tecnologia

Page 79: Materiais Não Convencionais

Brasil, Sapé – Favela Cuba de Baixo

Page 80: Materiais Não Convencionais

Brasil, Sapé – Favela Cuba de Baixo

Page 81: Materiais Não Convencionais

Peneiramento da terra

Mistura com cimento

Treinamento sobre

fabricação

Page 82: Materiais Não Convencionais

Fabricação

Cura

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Estocagem dos blocos

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Brasil, Sapé – Favela Cuba de Baixo

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Brasil, Sapé –

Favela Cuba de Baixo

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Brasil, Sapé – Favela Cuba de Baixo

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Brasil, Sapé – Favela Cuba de Baixo

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Brasil, Sapé – Favela Cuba de Baixo

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Brasil, Sapé – Favela Cuba de Baixo

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1997 2008

Page 91: Materiais Não Convencionais

Então, a tecnologia

simples, dos blocos de terra

podem ajudar a diminuir a

pobreza, os problemas

ambientais, a energia

envolvida nos materiais de

construção

Substituição de sub-

habitações

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Brasil, Sapé – Favela Cuba de Baixo

Page 93: Materiais Não Convencionais

Familia participando da

construção de sua casa

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Brasil, Sapé – Favela Cuba de Baixo

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Em áreas rurais é muito adequado

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Casa de farinha,

Bonfim, Areia, PB

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Pousada no Conde

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CASA DOS SONHOS SANTA RITA –PARAÍBA- BRASIL

(2004-2011)

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Earth construction: classroom and

informatic lab

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Page 128: Materiais Não Convencionais

Construção de casas para

as mães voluntárias

Page 129: Materiais Não Convencionais

Apoio financeiro da Família Grabbricci Casini e

amigos de Siena-Itália

Page 130: Materiais Não Convencionais

Novo Projeto: CONJUNTO HABITACIONAL DE 7 CASAS

Casa dos Sonhos em parceria com: Centro de Tecnologia da

UFPB, Ass. Giusseppe e Giovanna, Fundação Mattone su

Mattone – LARFAGE – doação cimento

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Page 137: Materiais Não Convencionais

Bambu: material para o século XXI

•Prof. Normando Perazzo Barbosa - UFPB

•Prof. K. Ghavami – PUC-Rio

•Sandra Reyes – Univ. Nacional Colômbia

•Antonio Sobrinho Jr. - UFPB

Page 138: Materiais Não Convencionais

Brasil: primeiro a estudar bambu; Prof. Ghavami, PUC – RIO fins anos 70

Anos 90: Associação Brasileira de Materiais e tecnologias

não convencionais – PUC-Rio

http://www.abmtenc.civ.puc-rio.br/

Page 139: Materiais Não Convencionais

14° IC-NOCMAT 2013

LOCAL: João Pessoa, Paraíba, Brazil

PERÍODO: Abril de 2013

O 14° IC-NOCMAT 2013 será um fórum

international para troca e difusão de

informações, discussões e debates em pesquisa

e prática no âmbito da sustentabilidade e

inovação nas práticas de construção e tecnologia

de materiais não convencionais.

Page 140: Materiais Não Convencionais

BAMBU - material

renovável ,

utiliza energia solar

absorve CO2

biodegradável

Este sim,

material

sustentável

Page 141: Materiais Não Convencionais

Rapido crescimiento

record: 120 cm por dia!

Page 142: Materiais Não Convencionais

Apropriado en

construciones

temporárias

Page 143: Materiais Não Convencionais
Page 144: Materiais Não Convencionais

construção rural : Arq. Jorge Moran -

Equador

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Page 152: Materiais Não Convencionais
Page 153: Materiais Não Convencionais

Brasil: Rede Brasileira de Bambu RBB

http://www.redebrasileiradobambu.com.br/

Page 154: Materiais Não Convencionais

Brasil

Lei Nacional do Bambu - PLC 326/2009 Dispõe sobre a Política Nacional de incentivo aoManejo Sustentado e ao Cultivo do Bambu e dáoutras providências

Page 155: Materiais Não Convencionais

PROPOSTA DE NORMA

Projeto de Estruturas de Bambu -Procedimento

Número de referência do documento: ISO/DIS –22156

Versão inicial da tradução e adaptação da ISO 22156, para receber modificações e sugestões

Prof. Normando Perazzo Barbosa – UFPB (março de 2011)

Prof. Khosrow Ghavami – PUC-Rio

Prof. Luiz Eustáquio Moreira - UFMG

Bibliografia complementar utilizada:

- Luiz Eustáquio e Ghavami: Dimensionamento de estruturas de bambu –CAP 7 Materiais não convencionais para construções rurais-CampinaGrande,PB

- Estructuras de madera y estructuras de Guadua. Normativa NS10, Colombia

Page 156: Materiais Não Convencionais

Estudo de vigas de concreto com bambu

Page 157: Materiais Não Convencionais

Otro uso estructural: laje em forma permanente de bambu

10

1 2 3 4 5

P/2 P/2

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

Car

ga

(KN

)

(mm)

Car

ga

(KN

/m2)

10

20

30

40

50

60

74

32.5

48.145.5

39.0

26.0

19.5

13.0

6.5

70

44.568.4 LVDT

P/2 P/2

21 4 53

b

Laje TFDG-MD

Início de fissuração

Carga de ruptura

b=60cm

Eduardo Achá, Ghavami

Page 158: Materiais Não Convencionais

Laje em forma permanente de bambu

conector Prof. K. Ghavami –PUC-Rio

Eduardo Achá

Otro uso estructural

Page 159: Materiais Não Convencionais

Laje Slump

(cm)

fc

(MPa)

fcm

(MPa)

ft

(MPa)

ftm

(MPa)

Ec

(GPa)

TFDG-MD 8,5 29,34 26,41 3,37 2,86 34,76

TFGA-MD 8,0 30,30 27,27 3,70 3,15 36,12

TFDG-DC 8,5 28,71 25,84 3,41 2,90 34,40

Características do concreto

• SIKADUR 32 GEL • CPV-ARI-PLUSEduardo Acha

Prof. K.

Ghavami

Page 160: Materiais Não Convencionais

ENSAYO DE LAS LOSAS

Es impressionante la ductilidad!

Carga utilizacion mayor que 6 kN/m2

Page 161: Materiais Não Convencionais

FEDERAL UNIVERSITY OF PARAÍBA

CENTER OF TECNOLOGY

PÓS-GRADUATION IN URBANISM

DEVELOPMENT OF NATURAL FIBRE AND POLYMER

COMPOSITE JOINTS FOR BAMBOO STRUCTURES

TINA MEYER – Ms. C. Urban Engineering UFPB (Brazil)

Dr. NORMANDO PERAZZO BARBOSA – Professor UFPB (Brazil)

Ph.D Sandro Marden Torres – Pos-Doctoral Research Fellow (Brazil)

Page 162: Materiais Não Convencionais

Fibras de sisal y polimeros

Page 163: Materiais Não Convencionais

DEVELOPEMENT OF TWO TYPES OF JOINTS

the bandaging form the prefabricated form

Page 164: Materiais Não Convencionais

MOLDING PROCESS

METHODOLOGY

1. Mixture of the resin with

catalyst

2. Immersion of the sisal

stripes with the matrix

3. Application at the bamboo

culms

Bandaging form

Page 165: Materiais Não Convencionais

1. Mixture of the resin with catalyst

2. Manual application of the matrix on the top of the

sisal blankets

3. Casting of Cylindrical Internal Mold

4. Casting of External Wood Mold

MOLDING PROCESS

Prefabricated form

Page 166: Materiais Não Convencionais
Page 167: Materiais Não Convencionais

PROJETO ARQUITECTÔNICO

Projeto : Propostas

Um elemento estrutural: treliça

Possibilidade da pré-fabricação

Proposta 1 (realizada) Proposta 2 Proposta 3

Treliça – elemento básico

Page 168: Materiais Não Convencionais

Propostas

Proposta 5Proposta 4

Page 169: Materiais Não Convencionais

Construção de protótipo

Montagem da estruturaPosição final

Page 170: Materiais Não Convencionais
Page 171: Materiais Não Convencionais

Processo construtivo

de casas com bambu

-Arq. Alejandro Luiz Pereira da Silva – IB, SEBRAI AL

-Arq. Rubens Cardoso Junior – IB

Eng. Edson Sartori - IB

Arq. Suely Brasileiro

Prof. Normando Perazzo Barbosa - UFPB

Page 172: Materiais Não Convencionais

MATERIAIS

Corpos de prova de bambu para ensaio à compressão e fibra de sisal

Fibra de bambu, EVA e EPS

Page 173: Materiais Não Convencionais

Formas com camada inferior de argamassa

Page 174: Materiais Não Convencionais

Materiais componentes do micro-concreto:

cimento, cal, areia, raspa de pneus, bambu triturado; e mistura em betoneira

Page 175: Materiais Não Convencionais

Formas com camada inferior de argamassa

Page 176: Materiais Não Convencionais

Lançamento da argamassa na fôrma já com

os colmos posicionados

Page 177: Materiais Não Convencionais

Adensamento em mesa vibratória e acabamento manual

Page 178: Materiais Não Convencionais

Moldagem do elemento que pode servir de

pilar ou funcionar como viga e detalhe da

saliênncia para ligação

Page 179: Materiais Não Convencionais

Posicionamento das placas

Page 180: Materiais Não Convencionais
Page 181: Materiais Não Convencionais

Amarração interna sobre as paredes

Page 182: Materiais Não Convencionais

primero protótipo-maio 2004

Page 183: Materiais Não Convencionais

Despues pensamos a hacer un panel largo 2,40m

Parede antes do ensaio – notar grande esbeltez; Parede em bom estado com 200 kN; e Parte inferior

em perfeitas condições.

Ensaio do painel 4 (EPS + fibra)

Page 184: Materiais Não Convencionais

COMPORT. ESTRUTURAL MUITO BOM!

Início do esmagamento da argamassa de regularização; Início de esmagamento do topo à 213 kN.

Aspecto da parede após

o ensaio e Aspecto do topo da

parede após o

ensaio(destacamento do

concreto já com carga

decrescente)

Ensaio do painel 4 (EPS + fibra)

Page 185: Materiais Não Convencionais

Bambu tem inimigos:

Low strength to umidiy

variation

Low Yong´s mudulus (to certains uses as concrete reinforcement)

Insects atack

(Dinoderus minutos)

Page 186: Materiais Não Convencionais

Diametro dos vasos– Bambusa vulgaris

Fiber distribuition on the thickness

Page 187: Materiais Não Convencionais

Idea (given by Prof. Ghavami many years ago)

Impregnação do bambu com resinas:

Para melhorar durabilidade

- reduzindo suscetibilidade à água

- eliminando ataque de insetos

Para melhorar propriedades de engenharia

- resistência

- modulo de elasticidad

Page 188: Materiais Não Convencionais

If we look close to the fibers

Page 189: Materiais Não Convencionais

Metaxyleme

(vases)

lignyne

protoxyleme

Page 190: Materiais Não Convencionais

First machine to impregnate bamboo

Prof. José Gonçalves

Page 191: Materiais Não Convencionais

Water: low pressure is enough (0.5 atm)

Page 192: Materiais Não Convencionais
Page 193: Materiais Não Convencionais

Oil: high viscosity: it passes firstly by the

internal vases that have higher diameter

Page 194: Materiais Não Convencionais
Page 195: Materiais Não Convencionais
Page 196: Materiais Não Convencionais

Insetos não atacam

Page 197: Materiais Não Convencionais

First results: compression:

Natural state: 40 a 50 MPa

Impregnated and dryed at 50oC

70 a 80 Mpa(resine : 80%estireno +20%metil metacrilato)

Page 198: Materiais Não Convencionais

Protected against insects

Page 199: Materiais Não Convencionais

A investigação continua: resina ideal

Esperamos chegar a um novo material de construção, que pude também ajudar no problema da casa de menor cutso e de menor impacto ambiental

Há outros trabalhos com outros materiais!

Page 200: Materiais Não Convencionais

A construção convencional é uma das

atividades mais impactantes do homem

moderno:

Consumo excesivo de materias primas

Consumo excesivo de energia

Produção excesiva de residuos e poluentes

Continuando-se no caminho

atual a sustentabilidade estará

comprometida

Consideraciones finais

Page 201: Materiais Não Convencionais

Apesar do aumento significativo da produção

de materiais de construção industializados

2,5 t per capita

200 kg per capita

Portland cement

Page 202: Materiais Não Convencionais

É uma grande contradição que o problema da casa não seja resolvido!

Pessoas vivendo sob viaduto

Pessoas dormindo nas ruas

Page 203: Materiais Não Convencionais

A casa continua umm drama para mais de dois bilhõesde pessoas!

Page 205: Materiais Não Convencionais

Aristóteles quatro séculos antes de Cristo já disse:

“A ganância do Homem não tem limites”

Page 207: Materiais Não Convencionais

Não há sufiente recursos para a construção de casas populares

Porém, trilhões de

dólares para destruir e

para matar!

Page 208: Materiais Não Convencionais

A humanidade não necessita mais de

luxo nem de armas!

Isto é sustentável?

Page 209: Materiais Não Convencionais

A necessidade é de casa, de

erradicar la pobreza, de reduzir o

consumo energético e os danos

ambientais

Page 210: Materiais Não Convencionais

não

necesita

de

A guerra

deve ser

contra a

pobreza

A humanidade

Page 211: Materiais Não Convencionais

Pessoas pobres: bilhões Bilionários: poucos

Temos que mudar a situação atual reinante no Planeta

Page 212: Materiais Não Convencionais

A ganância do Homem leva a obras de

engenharia mal feitas!

Caminhão afunda em estrada!

Page 213: Materiais Não Convencionais

Erro de projeto provocou vazamento de 4,5 milhões

de litros de esgoto em Niterói

De acordo com a investigação, havia uma quantidade insuficiente de

ferro (armadura) no contato entre a laje de fundação do tanque e

a parede lateral vertical.

Page 214: Materiais Não Convencionais

Barragem de Camará rompe causando grandes prejuízos

Page 215: Materiais Não Convencionais

Barragem de terra rompe em Soledade

Page 216: Materiais Não Convencionais
Page 217: Materiais Não Convencionais

Rua recentemente pavimentada em

João Pessoa

Page 218: Materiais Não Convencionais
Page 219: Materiais Não Convencionais
Page 220: Materiais Não Convencionais
Page 221: Materiais Não Convencionais
Page 222: Materiais Não Convencionais

Vamos lutar pela sustentabilidade em todas

as atividades humanas para que as futuras

gerações possam ter um futuro e não

apenas problemas!

Obrigado!

Page 223: Materiais Não Convencionais
Page 224: Materiais Não Convencionais
Page 225: Materiais Não Convencionais

Prototipo de yesso