SISTEMA CONSTRUTIVO HABITACIONAL COM MATERIAIS CIMENTÍCIOS E MADEIRA DE REFLORESTAMENTO USADO EM

HABITAÇÕES DE INTERESSE SOCIAL NA REGIÃO SUL DO RS

Margarete R. F. Gonçalves (1); Antônio César S. B. da Silva (2)

(1) Profa. Dra. Engenheira civil; Departamento de Tecnologia da Construção - Faculdade de Arquitetura e Urbanismo – Universidade Federal de Pelotas – RS; e-mail: margareteg@ufpel.edu.br

(2) Prof. Dr. Arquiteto e Urbanista; Departamento de Tecnologia da Construção - Faculdade de Arquitetura e Urbanismo – Universidade Federal de Pelotas – RS; e-mail: acsbs@ufpel.edu.br

RESUMO

O presente trabalho apresenta um sistema construtivo inovador usado na construção de uma edificação proposta para atender a demanda de habitação de interesse social existente no estado do Rio Grande do Sul. O referido sistema construtivo caracteriza-se pela execução das paredes e cobertura com materiais de construção cimentícios, tais como placas lisas e telhas de fibrocimento sem amianto, e madeira de reflorestamento, do tipo eucalipto e pinus. O uso destes materiais possibilita rapidez e redução do custo do metro de construção e trás enormes benefícios aos órgãos financiadores e executores de programas sociais porque possibilita uma melhor fiscalização dos recursos empregados, bem como correção dos defeitos e erros de execução de obra. As placas lisas e telhas de fibrocimento sem amianto possuem garantia de qualidade o que possibilita que defeitos observados antes e/ou durante a execução da obra sejam reparados com a substituição da peça por conta do fornecedor. Outro fator de importância nesta proposta é a utilização de madeira de reflorestamento o que evita o uso de madeiras nativas preservadas. O sistema construtivo proposto passou por ensaios de caracterização da madeira e das paredes. Na madeira foi determinada a resistência mecânica e nas paredes avaliado o comportamento acústico, térmico e a resistência ao impacto de corpo duro, corpo mole e peças suspensas. Finalizando, analisou-se o desempenho térmico da edificação, no período do verão, para avaliar se o sistema construtivo proposto oferece condições térmicas adequadas de habiltabilidade. Os resultados mostraram que o sistema construtivo proposto é viável técnicamente para uso em habitação de interesse social.

Palavras chaves: sistema construtivo inovador, habitação de interesse social, material cimentíco sem amianto e madeira de reflorestamento. ABSTRACT

This article presents an innovative construction system proposed to attend the habitation demand in the social interest of the state of Rio Grande do Sul, Brazil. The construction system is distinguished by the use of cemented plates, non-asbestos tiles, and the fabrication of walls from eucalyptus and pine reforestation timbers. The use of these materials increased production and reduced the cost of the built area, in addition it facilitates the incoming inspection of building defects, and allows failures to be observed before and/or during the building execution, enabling the replacement of failed parts without cost to the user. Cemented plates and non-asbestos tiles used are standardized and have quality assurance giving the guarantee that the supplier will provide compensation within a time frame stipulated by contract. Another important factor in this proposal is the use of reforestation timbers to prevent the further use of native timbers. The timber and wall systems used were, therefore, characterized. The timbers mechanical and impact strength was measured, and an analysis of the wall

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systems acoustic and thermal performance was conducted. A thermal performance evaluation of the proposed construction system was also realized during the summer period to evaluate it from a habitational perspective. In conclusion, the results showed that it is technically and economically feasible to use the proposed construction system for social interest habitations.

Key words: Innovative Construction System, Social Interest Habitation, Non-asbestos Cement, and Reforestation Timber.

1. INTRODUÇÃO

Em princípios do século XVIII, sir Henry Wotton, adotando a idéia de um antigo filósofo, Vitrúvio, arquiteto romano do século I, escreveu que "a boa construção deve reunir três condições: firmeza, conforto e encanto" (NUTTGENS, 1988). As duas primeiras se referem ao aspecto físico do arquitetônico; a terceira ao aspecto estético. A firmeza concerne à solidez estrutural. Os materiais e a construção são os adequados para o lugar de localização e para o clima que devem suportar? Os materiais são os adequados para o fim que se destina a edificação? O encanto deriva do prazer estético e da satisfação que sente o indivíduo que vê a edificação e o que a utiliza, e aqui cabem múltiplos juízos pessoais.

Deve-se assinalar que existem outras metas igualmente importantes na construção de edifícios como a redução do custo ou a criação de espaços adequados, socialmente estimulantes e esteticamente agradáveis.

No que se refere a habitação de interesse social, onde o baixo custo é fator determinante para a viabilidade de um empreendimento, algumas vezes, numa tentativa de baratear a construção, são utilizadas tecnologias construtivas e materiais inadequados no que se refere à resistência, manutenção e propriedades térmicas.

Diante de absurdos que surgiram no passado, os órgãos de financiamento de habitações de interesse social passaram a exigir um maior controle do desempenho das novas tecnologias construtivas. A exemplo disto, citam-se as ações que iniciaram em 1990 para elaborar uma norma de avaliação de desempenho térmico e energético de edificações no Brasil, que resultaram na Norma de Desempenho térmico de edificações – NBR 15.220 (ABNT, 2005).

Estabelecer relações comparativas entre o desempenho das técnicas construtivas atuais usadas nas habitações de interesse social sob diversos aspectos passou a ser fundamental na incorporação das práticas arquitetônicas responsáveis que garantirão, em última análise, maior qualidade de vida e satisfação com a moradia por parte dos usuários.

Em função da realidade acima exposta, desenvolveu-se este projeto que avaliou um sistema construtivo inovador proposto com materiais de construção fornecidos por indústrias regionais, tais como placas lisas cimentícias sem amianto e madeira de reflorestamento, inseridos em um projeto arquitetônico modular visando a obtenção de qualidade, durabilidade e conforto à uma edificação. A proposta arquitetônica usou como módulo básico a largura da placa lisa cimentícia (1,20m).

A utilização desta proposta modular agilizou o processo de execução, em virtude de sua repetitividade, e a identificação de defeitos de execução.

O sistema construtivo proposto, diferentemente do convencional com tijolos, resulta em uma obra seca, onde o fechamento das paredes e da cobertura é com material aparafusado e/ou pregado e o acabamento e com simples pintura.

Ainda como ponto forte deste sistema construtivo observa-se enormes benefícios aos órgãos

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financiadores e executores de programas voltados a habitação de interesse social visto que possibilita uma melhor fiscalização dos recursos empregados e tira destes o compromisso da correção de defeitos comuns neste tipo de obra, ocasionados pelos materiais de construção que muitas vezes pela necessidade de baixo custo apresentam qualidade inadequada ao uso. Os defeitos observados nos materiais utilizados são corrigidos pelos fornecedores, a partir da substituição das peças.

2. MATERIAIS E MÉTODOS

2.1 Elaboração de projetos

Inicialmente, elaborou-se um ante-projeto arquitetônica de uma edificação com 45 m2 de área construída no qual, a partir das dimensões da placa lisa cimentícia sem amianto (1,20m x 3,00m x 0,010m ), obteve-se o projeto de modulação arquitetônica (Figura 1).

Figura 1: Planta baixa da habitação. 2.2 Execução da obra

A edificação foi executada com uma fundação mista de blocos de concreto ciclópico e alvenaria (Figura 2a). Sobre esta foi executada uma percinta impermeabilizada com emulsão asfáltica e feito o contrapiso com aterramento com areia compactada e concreto magro (Figura 2b).

Sobre a percinta impermeabilizada foi fixada a estrutura da edificação executada em madeira de eucalipto (Eucalyiptus grandis e robusta) constituída por guias, montantes verticais, contraventamentos horizontais e caibros da cobertura (Figura 3a).

O fechamento externo das paredes foi feito com placas lisas cimentícias sem amianto, diimensões de 1,20m x 3,00m x 0,010m, aparafusadas nos montatens verticais (Figura 3b), e o fechamento interno foi com lambri de pinus (Figura 3c) pregado no contraventamento horizontal.

A parede formada originou três diferentes tipos de painéis: um só com placas lisas cimentícias sem amianto (Figura 4a), usado externamente; outro misto com placa lisa cimentícia sem amianto e lambri de pinus (Figura 4b), usado em áreas molhadas; e um terceiro só com de lambri de pinus (Figura 4c), usado nas paredes internas da edificação.

Entre as placas lisas cimentícias sem amianto ocorre um junta de dilatação com 0,006m de largura que é tratada um produto vedante, impermeável, selante elástico, monocomponente tixsotrópico, a base de poliuretano, que atende as especificações da TT-S-00230C – tipo 2 e da ASTM C/920 - type S, grade

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NS . Sobre a junta, é aparafusada uma mata junta de eucalipto (Figura 5).

A cobertura é em 2 águas com cumeeira em níveis diferentes e com beiral de 0,30m. A inclinação das águas é de 36,4%. As telhas são de fibrocimento sem amianto, dimensões de 1,53mx1,10mx 0,006m (comprimento, largura e espessura, respectivamente). O fechamento da cumeeira (Figura 6a) e das empenas (Figura 6b) laterais também é com telhas de fibrocimento sem amianto, dimensões de 1,53mx1,10mx 0,006m (comprimento, largura e espessura, respectivamente).

(a) (b) Figura 2. Fundação da edificação: (a) Blocos de concreto ciclópico e alvenaria de tijolos maciços de barro

cozido; (b) percinta impermeabilizada.

(a) (b) (c) Figura 3. (a) Estrutura de madeira da edificação; (b) fechamento externo da parede;

(c) fechamento interno da parede.

Figura 4. (a) painel de placas lisas cimentícias sem amianto; (b) painel misto de placa lisa cimentícia e

lambri de pinus; e (c) painel de lambri de pinus.

Entre as chapas lisas cimentícias sem amianto ocorre um junta com 0,006m de largura que é tratada

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um produto vedante, impermeável, selante elástico, monocomponente tixsotrópico, a base de poliuretano, que atende as especificações da TT-S-00230C – tipo 2 e da ASTM C/920 - type S, grade NS . Sobre a junta é aparafusada uma mata junta de eucalipto (Figura 5).

O telhado é em 2 águas com cumeeira em níveis diferentes e com beiral de 0,30m. A inclinação das águas é de 36,4%. As telhas são de fibrocimento sem amianto, dimensões de 1,53mx1,10mx 0,006m (comprimento, largura e espessura, respectivamente). O fechamento da cumeeira e das empenas laterais também é com telhas de fibrocimento sem amianto, dimensões de 1,53mx1,10mx 0,006m; comprimento, largura e espessura, respectivamente (Figura 5).

Cumeeira Empena

Mata junta

Figura 5. Edificação usada como protótipo, executada em 2006.

Todas as esquadrias externas da edificação são de madeira de eucalipto (Eucalyiptus grandis). As portas internas são semi-ocas de compensado de pinho, exceto no banheiro onde é de PVC sanfonada.

A edificação foi revestida em toda a sua área com piso de placa cerâmica e pintada externamente com tinta acrílica (paredes e cobertura). O forro acompanha a inclinação da cobertura e é de lambri de pinus.

A rede elétrica é embutida assim como a de água e esgoto. Todo os condutores e dutos são em PVC. O reservatório de água é de fibra e fica localizado em uma estruturra de madeira de eucalipto existente sobre o forro do banheiro que é de PVC.

2.2 Ensaios de caracterização

Para a verificação da eficiência técnica do sistema construtivo proposto na edificação foram realizados ensaios para testar as condições de uso do conjunto placas lisas cimentícias-madeira de eucalipto – lambri de pinus. Para tanto, foram realizados os seguinte ensaios:

Carcterização e Resistência Mecânica da madeira de eucalipto. Os ensaios foram realizados segundo as especificações da norma ASTM D 143. Para o ensaio de flexão estática, foram confeccionados corpos-de-prova de 2,5 x 2,5 x 70 cm (seção B da norma), obtendo-se 5 repetições para cada espécie, perfazendo um total de 15 corpos-de-prova. Na flexão estática calibrou-se a LVDT a uma velocidade de deformação de 1,3 mm/min, ou seja, 0,5 volts/min e o vão foi ajustado em 360 mm. Pesou-se os corpos-de-prova; mediu-se ao centro a base e a altura. Os testes foram realizados de maneira que os dados (carga, deformação etc.) foram passados para o computador automaticamente e a partir destes foram calculados através de planilha eletrônica o Modulo de Elasticidade (MOE), Modulo de Ruptura (MOR), Massa Específica Básica ao teor de umidade (ME), e Teor de Umidade (TU) no momento do teste, seguindo normas da ASTM D 143.

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Comportamento Acústico das paredes. Para a avaliação da acústica das paredes com o sistema construtivo inovador foram realizadas simulações utilizando-se uma planilha excel como ferramenta auxiliar. A planilha foi montada utilizando-se critérios e parâmetros obtidos na literatura e em normas usadas para avaliar o desempenho acústico de edificações, tais como: 1. ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas - NBR 12179., 1990. Tratamento Acústico em recintos fechados, Rio de Janeiro, 1992.

2. ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 10152 (NB 95): Níveis de ruído para conforto acústico. Rio de Janeiro, 1987. 4 p.

3. HARRIS C.M. Manual de medidas acústicas y control de ruido, Ed. McGraw-Hill Iberoamericana, 1995.

Proprieadades Térmicas das paredes. Foram calculadas segundo a metodologia constante na norma NBR 15220 – Desempenho Térmico de Edificações – Parte 2 e comparadas com os limites estabelecido pela mesma norma Parte 3.

1. ABNT. Associação Brasileira de Normas Técnicas: NBR15220 - Desempenho térmico de edificações - Parte 1: Definições, símbolos e unidades, 2005.

2. ABNT. Associação Brasileira de Normas Técnicas: NBR15220 - Desempenho térmico de edificações - Parte 2: Métodos de cálculo da transmitância térmica, da capacidade térmica, do atraso térmico e do fator solar de elementos e componentes de edificações, 2005.

Resistência ao impacto de corpo mole, corpo duro e peças suspensas. O ensaio foi realizado conforme os métodos de avaliação indicados no Projeto de Norma 02:136.01.004: 2002 – Desempenho de Edifícios até 5 pavimentos – Parte 4: Fachadas e Paredes Internas, versão julho de 2004, da ABNT/CB-02. A Figura 6 apresenta os pontos de impacto de realização do teste.

A

B

Ponto B: Localizado no montante vertical, sobre a junta dedilatação existente entre as placas cimentícias semamianto.

Ponto A: Localizado entre os montantes verticais Figura 6.

Desempenho térmico da edificação. O desempenho térmico foi avaliado através de medições in loco. As medições, que iniciaram em novembro de 2006, terão duração de 12 meses. Para o período de verão as medições foram realizadas no interior da residência entre o dia 30 de novembro de 2006 e 19 de março de 2007, a cada uma hora, totalizando 2615 horas de medição.

3. RESULTADOS E DISCUSSÃO

A Tabela 1 apresenta os resultados de caracterização e determinação da resistência mecânica das madeiras utilizadas na estrutura da edificação. Como pode-se ver, as madeiras testadas estão condizentes com as necessidades estruturais da obra e de acordo com os padrões descritos pela norma ASTM D 143.

A

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Tabela 1 - Caracterização e Resistência Mecânica das madeiras utilizadas. Eucalyptus: Espécies Módulo de ruptura (Kgf/cm2) Módulo de Elasticidade (Kgf/cm2)

Saligna 816 269.380 Grandis 1.329 556.735 Robusta 1.373 742.209

A Tabela 2 e a Figura 7 apresentam o comportamento acústico da parede externa da edificação, painel constituído com placas lisas cimentícias sem amianto e internamente com lambri de pinus, a partir da determinação do índice de redução sonora.

Tabela 2 - Determinação do índice de redução sonora.

Dados Resultados Parede Espessura Oitavas de freqüência Resistência

Placa lisa cimentícia sem amianto 10,00 63 12,97 Camada de ar 75,00 125 18,92 Lambri Pinus 5,00 250 24,94 438(500) 30,96

Perda de Transmissão

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000 7500 8000 8500

Oitavas de Freqüência (Hz)

Perd

as (d

B)

Figura 7. Gráfico Índice de redução sonora parede dupla. NBR 10152 (NB 95)

Avaliando-se a perda de transmissão observada na Tabela 1 e na Figura 7, por um número único, na freqüência de 500Hz, chega-se a um índice de redução sonora através da parede de 30,96dB, classificando-se este como um nível suave, ou seja, ruído fracamente percebido.

A Tabela 3 apresenta as propriedades térmicas da parede externa da edificação. A partir dos resultados obtidos verifica-se que os valores atendem aos requisitos de norma para a zona bioclimática 2, onde o protótipo foi implantado.

As Tabelas 4 e 5 apresentam os resultados de resistência da parede ao impacto de um corpo mole e duro e a Tabela 6 o resultado de impacto com peças suspensas. Os resultados dos ensaios mostram que sob a ação de impacto de corpo mole decorrente da utilização normal da edificação, a parede testada apresentou resistência satisfatória e suas deformações mantiveram-se dentro dos limites aceitáveis de níveis de desempenho. Da mesma forma, a ação de impacto de corpo duro decorrente da utilização normal da edificação na parede testada não apresentou ruptura ou avarias graves que prejudiquem sua

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função ou aspecto. No tocante a ação de peças suspensas, constata-se que a parede testada atende as exigências de desempenho mecânico exigido.

Tabela 3- Propriedades térmicas da parede externa em comparação com a NBR 15220. Transmitância térmica (U)

[W/(m2.K)] Atraso térmico (ϕ)

[horas] Fator Solar (FS)

[%] NBR 15220 <3,0 <4,3 <5,0

PROTÓTIPO 2,37 1,04 3,

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AVALIAÇÃO aprovado aprovado aprovado

Tabela 4 - Ensaio de corpo mole no Pontos A e B. Deslocamentos (mm) Pontos

ImpacEnergia

(J) Instantâne Residual Ocorrências

120 - 240 10 0 Nada observado. A 360 16 0 Aparecimento de fissura na placa na face de impacto.

120 - 240 20 1 Nada observado. B 360 24 2 Aparecimento de fissura na placa na face de impacto

Obs.: Ensaiado realizado no dia 12/04/2007.

Tabela 5 - Ensaio de corpo duro com diferentes energias de 2,5 J. Energia (J) Impacto Profundidade de mossa Ocorrências

2,50 1 a 10 0,0 a 0,1 Nada observado. 3,75 1 a 10 0,0 a 0,3 Nada observado.

10,00 1 a 10 0,2 a 0,8 Nada observado. 20,00 1 a 10 0,6 a 1,2 Nada observado.

Obs.: Ensaiado realizado no dia 12/04/2007. ** - impacto na junta entre chapas.

Tabela 6 - Ensaio de impacto de peças suspensas. DeslocamentoCarga (Kgf)

R1 R2 R3Ocorrências

20 a 60 0,00 -0,02 a – 0,07 -0,03 a -0,008 Nada observado 70 – 80 - 90 0,00 -0,10 0,12 Nada observado

100 0,00 -0,10 -0,13 Nada observado Residual -0,06 -0,36 -0,13 Nada observado

Obs.: Ensaiado realizado no dia 13/04/2007. * Carga atuante por 24 horas.

Os dados externos de temperatura e umidade relativa do ar foram obtidos através da instalação de um sensor externo na própria residência, no alpendre que dá acesso à cozinha, a uma altura de 2,45m, protegido das intempéries. Todos os ambientes foram medidos com portas, janelas e venezianas fechadas, permitindo-se a infiltração de ar pelas frestas existentes nas portas e janelas.

Os dados internos foram coletados em 5 pontos da edificação, instalados a uma altura de 1,10m em relação ao piso e localizados nos dois dormitórios, cozinha, banheiro e sala de estar, através de sensores microprocessados para aquisição de dados de temperatura e umidade relativa do ar.

A Figura 7 apresenta, na Carta Bioclimática de GIVONI (1991), os dados coletados de temperatura externa, onde pode-se verificar que o período se caracterizou por grandes amplitudes térmicas com temperaturas acima dos 39°C e abaixo dos 15°C.

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05

10

15

20

25

30

0

5

10

15

20

25

30

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

TBS[°C]

TBU[°C]

W[g

/Kg

]

ZONAS:

1

1. Conforto

2

2. Ventilacao

3

3. Resfriamento Evaporativo

4

4. Massa Térmica p/ Resfr.5

5. Ar Condicionado

6

6. Umidificação

7

7. Massa Térmica/ Aquecimento Solar

8

8. Aquecimento Solar Passivo

9

9. Aquecimento Artificial1 1

11.Vent./ Massa/ Resf. Evap. 1 212.Massa/ Resf. Evap.

Figura 7 – Condições externas diárias durante o período de medição

O resultado da análise bioclimática, obtida através do programa AnalysisBio, desenvolvido pelo Laboratório de Eficiência Energética em Edificações (LabEEE/USC) é apresentado na Tabela 7 e nas figuras 7 a 9.

Tabela 7 - Percentual de conforto e desconforto frente às condições externas GERAL Calor Frio »Conforto: 32,5% »Desconforto: 67,5% - Frio: 8,49% - Calor: 59%

»Ventilação: 51.8% »Massa p/ Resfr.: 11,4% »Resfr. Evap.: 10,5% »Ar Condicionado: 5,16%

»Massa Termica/Aquecimento Solar: 8,45% »Aquecimento Solar Passivo: 0,0383% »Aquecimento Artificial: 0% »Umidificação: 0%

As figuras 8 e 9 demonstram as condições internas no período de medição dos principais ambientes do protótipo. Pode-se verificar que houve significativa melhora das condições de conforto em relação ao ambiente externo, alcançando percentual de conforto em torno de 80% em todos os cômodos, apesar de o protótipo não ter sido ventilado no período de medição. No caso do ambiente ser ventilado, o percentual de conforto seria certamente superior ao constatado durante as medições, visto que a ventilação é a estratégia de conforto mais adequada para o período analisado, conforme Tabela 7.

DORMITÓRIO 1 COZINHA

»Desconforto: 18,4% »Desconforto: 19,1% »Conforto: 81,6% »Conforto: 80,9% Frio:0,23% Calor:18,2% Frio:0,268% Calor:18,8%

Figura 8 – Percentual de conforto da cozinha e dormitório 1 durante o período de medição

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SALA DORMITÓRIO 2

»Desconforto: 20,1% »Desconforto: 19,8% »Conforto: 79,9% »Conforto: 80,2% Frio:0,65% Calor:19,4% Frio:0,383% Calor:19,4%

Figura 9 – Percentual de conforto do dormitório 2 e sala durante o período de medição

4. CONCLUSÕES

Em função dos resultados obtidos pode-se concluir que: ♦ É viável a obtenção de uma edificação com boas condições de habitabilidade, durabilidade e eficiência técnica a partir do uso do sistema construtivo proposto. ♦ O sistema construtivo proposto apresenta propriedades mecânicas que atendem as normas usadas para avaliação de desempenho de edificações. ♦ O sistema construtivo proposto apresenta comportamento termo-acústico adequado ao uso que se destina. ♦ O sistema contrutivo proposto apresenta boas condições de desempenho térmico diante das condições externas de verão e dos parâmetros estabelecidos.

5. REFERÊNCIAS

ABNT. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 12179. Tratamento Acústico em recintos fechados, Rio de Janeiro, 1992. ABNT. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR15220 - Desempenho térmico de edificações, Rio de Janeiro, 2005. ABREU, R. L. S. & SILVA, K. E. S. Resistência natural de dez espécies madeireiras da Amazônia ao ataque de Nasutitermes macrocephalus e N. surinamensis (ISOPTERA: ERMITIDAE). Revista Árvore, v.21, n.2, p.229-234, 2000. AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS. ASTM D-3345. Standard method for laboratory evaluation of wood and other cellulosic materials for resistance to termite. Annual Book of ASTM Standard, v.410, p.439-441, 1994. GIVONI, B. Performance and applicability of passive and low-energy cooling systems. In: Energy and Buildings, Vol. 17, pp.177-179, 1991. NUTTGENS, P. Historia de la Arquitectura. Barcelona: Ediciones Destino S.A.,1988. PANARESE Jr, Kosmatka S. H., and Randall. Concrete Mansory Handbook for Architects, Engineers, Builders. 5a edição.

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