Evolução da obra

O edifício será um banco de sementes e oficina de trabalho com plantas. Servirá de apoio aos trabalhos na horta e poderá, no futuro, ter acoplada uma estufa. Este programa permite que a obra seja realizada rapidamente (no período do workshop) por ter pouca necessidade de acabamentos e de infra-estrutura. Mas a sua forma e dimensão podem ser utilizadas para outros programas; para um pequeno bungalow ou até, se multiplicado, para uma pequena habitação.

A forma de abóbada foi escolhida pela sua simplicidade. Trata-se de uma estrutura laminar em que um único elemento cria o espaço. Uma parede que se torna um tecto e volta a ser parede. Um único material e uma única solução são suficientes para todo o edifício. Torna desnecessárias todas as peças, e os seus custos associados, para construir uma cobertura, como vigas, tesouras, etc. e a ligação destas com as paredes. Os custos, o tempo e os meios necessários à sua construção podem assim ser reduzidos. Para além disto o espaço criado é confortável e aconchegante.
A secção desta abóbada será uma catenária. Esta é a forma criada por uma corrente quando suspensa pelos dois extremos. Quando espelhada, esta forma pode ser usada para criar os arcos e abóbadas mais eficientes na medida em que transportam todas as forças enquanto compressão (as forças sobre as quais os adobes funcionam melhor) ao longo de toda a estrutura.

Quanto aos materiais utilizados decidimos utilizar também uma estratégia de simplicidade. A fundação será em betão ciclópico – betão em que grande parte do seu volume (neste caso mais de 60%) é composto por pedras de grandes dimensões. Isto permite-nos uma grande estabilidade, evitar os efeitos da capilaridade nas paredes de terra e reduzir a utilização de cimento com a incorporação de um material encontrado no local da obra. No futuro pretendemos trabalhar com alternativas a este tipo de fundação que possa evitar o uso do cimento. A camada estrutural será em adobe por ser a técnica de construção com terra mais adequada e por ser aquela que mais nos interessa desenvolver. Para o revestimento exterior começamos por projectar uma cobertura verde (vegetal) mas, a título de experiência e para minimizar a utilização de membranas plásticas, decidimos experimentar um reboco de cal. Será uma oportunidade para explorar a aplicação de óleo de linhaça para melhorar a impermeabilidade deste tipo de reboco.

Os desenhos técnicos estão disponíveis aqui. Serão (com certeza) actualizados e alterados à medida que formos avançando no trabalho.

Existem várias formas de construir uma abóbada. Optamos por construir esta recorrendo a um molde onde assentar os adobes. No futuro queremos experimentar o método milenar desenvolvido no Egipto (abóbadas núbias) que evita a utilização de um molde mas é tecnicamente mais exigente.

Para obter a forma catenária poderíamos ter usado um gráfico produzido em computador e recolhido as coordenadas necessárias para desenha esta curva. No entanto resolvemos recorrer a um método mais apropriável. Penduramos numa parede uma corrente com as dimensões pretendidas e construímos a primeira parte do molde aparafusando tábuas directamente na parede.

O molde será utilizado seguindo quatro passos sucessivos: 1º o molde é colocado no nível e posição pretendido; 2º os adobes são assentados sobre o molde para formarem uma secção da abóbada; 3º o molde baixa separando-se dos adobes; 4º o molde avança para permitir a construção de uma nova secção da abobada. Depois de tudo isto recomeçam-se os quatro passos.

Vamos terminar o sistema de elevação do molde muito brevemente!

O trabalho de fundação já está quase pronto. Foram necessários três dias de trabalho intenso e dois de nós para esta fase. Utilizamos betão ciclópico (com pedras de grandes dimensões) com uma mistura de 1:4:3 (cimento, areia e brita respectivamente). Recolhemos as pedras nos prados da quinta deixando-os mais limpos e acessíveis à ceifeira.

Vertemos o betão em duas valas abertas por uma retro escavadora sem recurso a cofragem (directamente contra a terra). Primeiro colocamos as pedras, procurando deixar espaços grandes entre estas e depois aplicamos uma massa bastante líquida para que pudesse penetrar bem. Utilizamos quase 40 litros de água para 20 de cimento, 80 de areia e 60 de brita.

Vamos trabalhar nos acabamentos de fundação muito brevemente.

Terminamos agora o sistema de elevação do molde. Os quatro pontos de apoio reguláveis vão permitir que todo o molde fique perfeitamente nivelado na cota necessária para colocar os adobes (ver BANCO DE SEMENTES POST 2 – MOLDE).

O sistema é um pouco lento mas permite uma grande versatilidade e rigor.
O molde já está na obra!

Recentemente fomos até ao Departamento de Engenharia Civil da Universidade de Aveiro para testar vários adobes sob forças de compressão que fizemos a partir de diferentes misturas de terra. A oportunidade foi-nos dada pelo Professor Humberto Varum e fomos ajudados com os testes pelo Engenheiro António Figueiredo. Aproveitamos para agradecer aos dois.

Não tínhamos o objectivo de fazer um teste com um grande rigor científico, apenas uma pequena amostragem que nos permitisse perceber qual a mistura com melhor comportamento sob forças de compressão.

Para fazer os adobes tínhamos quatro materiais: terra argilosa recolhida gratuitamente a cerca de 8 Km de distância da obra; terra arenosa com pouca argila recolhida no local da obra; areia comprada e estrume de cavalo que também tivemos que comprar. Fizemos 6 misturas diferentes e em metade de cada uma delas introduzimos o estrume de cavalo. Assim levamos para os testes 12 grupos de 2 adobes cada um (para um teste mais rigoroso deveria ter sido pelo menos 3) 6 com estrume e 6 sem estrume permitindo realizar um teste comparativo analisando apenas esta variável. A imagem seguinte ilustra as várias proporções e os resultados em Mpa (mega pascal). O gráfico indica os resultados dos dois adobes testados por mistura

Os adobes com maior resistência (excluindo os que tinham uma maior concentração de estrume) foram os feitos de uma mistura de terra argilosa e de terra arenosa mais o estrume de cavalo. Isto significa que são melhores a nível estrutural e também económico pois podemos adquirir todo o material gratuitamente. Será esta a mistura que utilizaremos.
Quanto ao estrume os resultados confirmam a nossa opção de usar estrume de cavalo. Em misturas mais argilosas 20% de estrume aumenta a resistência à compressão em cerca de um terço (o efeito é menos prevalente em misturas mais arenosas). Na mistura com 33% de estrume os resultados são realmente animadores pois tornaram um adobe muito mais resistente. Além disto os adobes ficam com uma menor densidade (mais leves) o que também é melhor em termos estruturais. No futuro queremos analisar em maior profundidade este factor, encontrando os limites e o valor óptimo.

Por fim decidimos qual seria o detalhe do contacto entre a parede da abóbada e a fundação. O principal cuidado a ter neste local é proteger os adobes da água; tanto do contacto directo como, e talvez mais importante, do contacto por capilaridade. Capilaridade ou acção capilar é a propriedade física que os líquidos têm de viajarem, mesmo contra a força da gravidade, por espaços muito estreitos. Isto acontece mesmo nos espaços microscópicos entre as partículas que compõem os materiais sólidos como as pedras, o betão e muitos outros. A imagem mais simples para entender este fenómeno é a de uma esponja que, quando pousada numa superfície com água fica, progressivamente molhada. A água é “sugada” subindo ao longo da esponja. O mesmo acontece nas fundações e paredes dos edifícios com a água que se encontra no solo. No caso da construção com terra este é um fenómeno a ter em conta.

Como primeira protecção previmos uma vala de drenagem em todo o perímetro exterior da construção em que serão colocados um tubo perfurado e brita. Tudo isto será envolto por um manto geotextil que filtrara as partículas mais finas impedindo que o sistema entupa. Depois, em cima do lintel de fundação, construímos um murete de blocos de cimento cheios com os restos do betão da fundação. Isto permitirá que os adobes fiquem elevados em relação ao solo evitando o contacto directo com água que por acidente ultrapassem a vala de drenagem. Por fim para cortar a capilaridade aplicamos uma camada de emulsão asfáltica e aquilo a que chamamos um “rufo” de cimento que separa não só os adobes do murete como também o reboco de cal aérea que aplicaremos como impermeabilização.

Esta peça foi feita utilizando uma técnica que aprendemos no TIBÁ que se chama “plastocimento” – cimento armado com uma malha de plástico, tipo saco de batata.
É uma técnica muito versátil e que utiliza o cimento de forma “responsável”. As peças produzidas com apenas 1,5cm de espessura, podem ser utilizadas para múltiplos fins – depósitos de água, sanitas secas, degraus de escadas e até barcos.
Cinco paços para a realização destas peças prefabricadas:
1 – Utilizando pequenas tábuas com 6mm de espessura fazer um molde para a peça e encher (os 6mm) com massa de cimento de 1:2 (cimento e areia respectivamente).
2 – Cobrir com malha (reciclando sacos de batata) previamente cortada à medida e embebida em nata de cimento (cimento misturado com água até atingir a consistência de natas). Esta nata junta as várias camadas e torna as peças impermeáveis.
3 – Aumentar uma nova camada do molde e encher de novo com a mesma massa de cimento.
4 – Fazer o molde para a pequena aba na base da peça e encher de novo
5 – Esperar apenas de 5 a 10 min e retirar todas as peças de molde cuidadosamente. Deixar secar cerca de 2 dias regando regularmente depois das primeiras 12 horas.
Pronto! (mais informação sobre esta técnica no futuro)

Desde que começamos a produzir adobes sistematicamente (há 3 anos atráz) conseguimos optimizar o processo. No início, sem nenhuma mecanização uma equipa de três pessoas, a partir de um monte de terra (não crivada) no local, produzia cerca de 200 adobes em 8 horas de trabalho.
Neste momento, depois de optimizarmos o processo de produção, de um mesmo monte de terra no local três pessoas podem produzir cerca de 900 adobes nas mesmas 8 horas.

Conjunto de crivo (que construímos) e misturadora.

Esse é o nosso ritmo actual. Conseguimos esta melhoria devido à optimização dos percursos mas principalmente pela mecanização da fase de crivagem e de mistura da massa.
Para este edifício serão necessários 1500 adobes.
Este é o outline do espaço de produção.

O principal problema da produção de adobes é a logística relacionada com a secagem. Os adobes podem demorar entre 3 dias a 3 semanas (dependendo da época do ano e clima) até poderem ser empilhados. Numa produção contínua a acumulação de adobes em fase de secagem será enorme. Assim os dias de produção foram intercalados.

Para já apenas trabalhamos com moldes de um único adobe embora planeamos testar outras soluções. Em produções menores desenformamos os adobes em tábuas (de 2,5m normalmente) pousadas em cima de mesas de trabalho. Isto permite que se trabalhe numa posição confortável e que se empilhem as tábuas poupando espaço no processo de secagem (vídeo de uma produção de adobes que organizamos no TIBÁ – Brasil).
Nesta produção de 900 por dia a utilização de tábuas seria enorme (900/15=60 tábuas por dia) por isso decidimos trabalhar directamente no chão, como se faz desde a antiguidade. Embora a posição de trabalho não seja tão confortável este método tem três grandes vantagens: menos custos em material; mais rápido por evitar vários passos na produção (transporte de tábuas); sem perdas no processo de secagem – nas tábuas, por promoverem uma secagem desigual na face superior e inferior, cerca de 5% dos adobes racham.

Agora que tudo está pronto para avançarmos na construção da abobada vamos fazer alguns cálculos para termos noção do tipo de forças envolvidas.

Vamos imaginar uma secção do edifício com apenas um metro de profundidade.
Os dados são:
Área da Secção Vertical = 1,26m2
Logo…
Volume Total = 1,26 x 1 = 1,26m3
Sabendo que a…
Densidade do Material = 1730Kg/m3
Então…
Peso Total = 1,26 x 1730 = 2178,8Kg
Isto significa que o…
Peso em Cada Base da Abobada = 2178,8 : 2 = 1089,4Kg

Agora pensando nos dados dos adobes recolhidos durante os testes de resistência (ver mais aqui)
Os dados são:
Área da Superfície de Teste = 33600mm2 = 336cm2
Os valores recolhidos na prensa são…
Força à Ruptura = 47900N = 4884,44KgF
Dividindo este valor pela área do adobe sabemos quantos quilos podem ser aplicados por cm2…
4884,44 : 336 = 14,54Kg/cm2

Este valor é o de ruptura. Para avançarmos neste exercício utilizaremos apenas uma fracção deste resultado. Porque não queremos edifícios muito perto da ruptura e porque todo o processo de fabricação e assentamento dos adobes terá inevitavelmente falhas e pequenas variações utilizaremos apenas um terço deste valor – 5Kg/cm2.

Olhemos agora para as secções horizontais – as bases da abóbada.
Os dados são…
Área da base = 18 x 100 = 1800cm2
Logo o peso que cada uma pode suportar…
Peso por base = 1800 x 5(Kg/cm2) = 9000Kg
O que significa que todo a secção do edifício pode pesar…
Peso Total = 9000 x 2 = 18000Kg
Tendo em conta esse valor podemos calcular a altura da abóbada possível…

Claro que numa abóbada desta dimensão novas forças (como a do vento) entram em acção… esta é apenas uma exploração abstracta para podermos conhecer a resistência deste material.
Mesmo assim foi com confiança que avançamos para a primeira secção do edifício…

Com a fundação pronta, os adobes secos e os cálculos feitos faltava agora apenas resolver uma questão… qual a orientação da amarração dos adobes, deveriam as juntas ser verticais (1) ou horizontais (2). A resposta não foi simples de encontrar. No final quem nos ajudou foi o Arquitecto Gernot Minke a quem escrevemos com a nossa dúvida.

A resposta: do ponto de vista estrutural as diferenças são negligíveis. Assim os critérios passaram a ser os da facilidade de execução. A opção de juntas verticais (1) é claramente preferível uma vez que não exige o esforço de, de uma secção do edifício para a outra, encaixar adobes entre dois já colocados para continuar as fiadas.
Tudo estava pronto para avançar.

Com esta primeira experiência queríamos ver respondidas três grandes questões:
1- Se a abobada aguentaria…
2- Qual a deformação do arco na altura de retirar o molde de debaixo da abobada com um curto tempo de secagem (experimentamos retirar o molde apenas 20min. depois de terminado o assentamento dos adobes; necessitávamos de tempos de secagem curtos para poder terminar toda a estrutura durante o workshop de apenas 7 dias)…
3- Quanto tempo e quantas pessoas seriam necessárias para fazer uma secção da abobada…

E obtivemos as respostas:
1- Não houve qualquer problema, toda a estrutura comportou-se como esperávamos depois de tirarmos o molde. Não observamos o aparecimento de fissuras ou anomalias.
2- Na verdade tomamos providências para diminuir esta deformação sendo a principal a de utilizar na argamassa de assentamento um pouco mais de areia quebrada e grossa em relação à mistura dos adobes. Este aumento na aspereza argamassa proporciona mais estabilidade mesmo durante a secagem. Ao fim de 24 horas, o que verificamos foi, no centro da secção que construímos, uma deformação de cerca de 2cm na vertical e de 3cm na horizontal no sentido dos últimos adobes a serem assentados. Visto que um dos extremos da secção tem menos tempo de secagem, por os adobes serem assentes mais tarde, a deformação é maior de um dos lados movendo toda a estrutura num efeito “torre de pisa”. Esta deformação não foi muito significativa podendo ser compensada na posição do molde para a construção da secção seguinte.

Os adobes são colocados criando sempre uma diagonal para facilitar o assentamento das fiadas seguintes. Isto cria uma pequena assimetria nos tempos de secagem.

3 – Organizados em duas equipas de dois elementos (um “ajudante” e um assentador) conseguimos construir, sem qualquer experiência prévia, uma secção de 70cm (6 fiadas) em cerca de 4 horas. Foi claro o aumento da velocidade ao longo do trabalho. 4 Trabalhadores com mais experiência (e talvez auxiliados por um quinto elemento) poderão certamente assentar 2 metros (cerca de 500 adobes, 28 por fiada) num dia de 8 horas de trabalho.
Mais tarde tentaremos publicar em mais pormenor as etapas deste trabalho.

Enquanto não publicamos pormenores sobre o desenvolvimento deste edifício podem ver o álbum de fotografias do Workshop de Construção com Terra de Agosto de 2011 AQUI.