USO DE MODELOS DE ESCALA REDUZIDA PARA … · estudo das questões do projeto de uma unidade, corte, montagem e funcionamento do modelo para posterior fabricação de um protótipo

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Fourth International Conference on Integration of Design, Engineering and Management for innovation.

Florianópolis, SC, Brazil, October 07-10, 2015.

USO DE MODELOS DE ESCALA REDUZIDA PARA FABRICAÇÃO

DIGITAL: O PROJETO WIKIHOUSE PARA HABITAÇÕES PÓS-

DESASTRE

LOHMANN, Alberto

Professor do Departamento de Arquitetura e Urbanismo da Universidade do Estado de

Santa Catarina e Doutorando do Programa de Pós-Graduação em

Arquitetura e Urbanismo, PósARQ-UFSC

Laguna, Santa Catarina, Brasil [email protected]

PIZZOLOTTO, Fabrício da S Acadêmico do Curso de

Arquitetura e Urbanismo da Universidade do Estado de Santa

Catarina Laguna, Santa Catarina, Brasil [email protected]

BARTH, Fernando Professor Doutor do Programa de Pós-Graduação em Arquitetura e

Urbanismo – UFSC Florianópolis, Santa Catarina,

Brasil [email protected]

RESUMO

Este trabalho tem o intuito de demonstrar a pesquisa desenvolvida na Universidade do Estado de Santa Catarina em Laguna, que trata do uso da fabricação digital para habitações pós-desastres, utilizando o sistema construtivo Wikihouse e os avaliando em modelos de escala reduzida. Assim, o conteúdo tem por finalidade compreender as principais características das respostas aos desastres, pincipalmente dos projetos de habitações realizados pós-desastre e a possibilidade de utilização dos conceitos de

fabricação digital e sua utilização por intermédio do sistema construtivo Wikihouse. Escolheu-se trabalhar com modelos em escala reduzida para estudo das questões do projeto de uma unidade, corte, montagem e funcionamento do modelo para posterior fabricação de um protótipo. Por fim, apresenta-se o relatório de construção de

um modelo em escala reduzida utilizando o sistema Wikihouse para melhor compreensão e assim partir para a produção de uma habitação embrião, para futuramente ser desenvolvido um projeto com características regionais para Santa Catarina, considerando conceitos de eficiência energética, conforto e flexibilidade para um

melhor atendimento as necessidades da população.

ABSTRACT This study aims to show the research

developed at the Santa Catarina State University in Laguna, Santa Catarina, Brazil, which deals with the use of digital fabrication for post-disaster housing, using the Wikihouse open source building system and evaluating it in small-scale models. Thus, the content is intended to comprehend the main characteristics of the

disasters and their responses, focus on post-disaster housing and the possibilities of implementeation of the digital manufacturing concepts and their use through the building system Wikihouse. Working with reduced scale models, enabled study its design issues, cutting, assembly and operation of the model. Finally, is

presented a construction report of the small-scale model, using the Wikihouse system, to understand its fabrication and then design a embryonic housing and to be developed in the future, considering the regional characteristics of Santa Catarina State, considering its energy efficiency concepts, comfort and flexibility to reach the needs of the people.

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PALAVRAS CHAVES: ARQUITETURA,

WIKIHOUSE, HABITAÇÃO PÓS-DESASTRE,

FABRICAÇÃO DIGITAL.

1 INTRODUÇÃO

O presente trabalho faz parte de uma pesquisa realizada na Universidade do Estado de Santa Catarina (UDESC), em Laguna, no Curso de Arquitetura e Urbanismo. A pesquisa visa a construção de um modelo embrionário para habitações utilizando o sistema construtivo

Wikihouse, que utiliza como conceito básico a fabricação digital.

O objetivo do trabalho é a avaliação de todo o processo de fabricação digital do sistema construtivo Wikihouse, por meio da construção de um modelo em escala reduzida. Entende-se como necessária, primeiramente, a produção do modelo para a compreensão do sistema construtivo, para posterior desenvolvimento de um projeto que considere as características regionais de Santa Catarina. Além disso, evita-se o desperdício de grande quantidade de materiais para produção de um protótipo em escala real.

Por meio da revisão bibliográfica, buscou-se

entender as características das Habitações Pós-Desastres, com foco na produção de uma unidade definitiva, para posterior inclusão de novos paradigmas em projetos e construções, como é o caso da Fabricação Digital. Escolheu-se o sistema Wikihouse, desenvolvido na Inglaterra, por ter sistema construtivo definido em conjunto com um sistema computacional para gerar as placas a serem cortadas.

2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

Neste item é apresentado o conceito de Habitação Pós-Desastre com os tipos de respostas e suas características. Também é

apresentada um novo paradigma para a arquitetura, com a inserção da ideia da Fabricação Digital, que é utilizada no trabalho por meio da Wikihouse, como opção para projeto e construção da novas habitações.

2.1 Desastres

A definição de desastre, segundo a Instrução Normativa n˚1, da Secretaria Nacional de Defesa Civil, é o resultado de eventos adversos, naturais ou provocados pelo homem sobre um cenário vulnerável, causando grave perturbação ao funcionamento de uma comunidade ou sociedade envolvendo extensivas perdas e danos humanos, materiais, econômicos ou ambientais, que excede

a sua capacidade de lidar com o problema usando meios próprios. A Codificação Brasileira de Desastres (COBRADE) classifica os desastres entre naturais e tecnológicos. Os desastres naturais são aqueles causados por processos ou fenômenos naturais que podem implicar em perdas humanas ou outros impactos à saúde, danos ao meio ambiente, à propriedade, interrupção dos serviços e distúrbios sociais e econômicos. Os desastres tecnológicos são aqueles originados de condições tecnológicas ou industriais, incluindo acidentes, procedimentos perigosos, falhas na infraestrutura ou atividades humanas específicas, que podem implicar em perdas humanas ou outros impactos à saúde, danos ao meio ambiente, à propriedade, interrupção dos serviços e distúrbios sociais e econômicos.

A Secretaria Nacional de Defesa Civil registra, desde 2003, as ocorrências nos municípios que

declararam situação de emergência (SE) ou estado de calamidade pública (ECP). No Gráfico 1, mostra que Santa Catarina é o terceiro estado com maior número de municípios a receberem portaria de reconhecimento para SE e ECP. Neste gráfico pode-se observar também que o estado apresenta grande freqüência neste tipo de

ocorrência.

Gráfico 1 - Os cinco estados com maior número de

decretos de SE e ECP Fonte: o autor, 2013

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Em Santa Catarina as ocorrências mais comuns, segundo as estatísticas divulgadas pela Defesa Civil do estado entre 1999 e 2010, foram, em ordem decrescente, as estiagens, enxurradas, vendavais, granizos e enchentes, como pode ser observado no Gráfico 2.

Gráfico 2 - As cinco maiores causas para decretos de

SE ou ECP no estado de Santa Catarina Fonte: o autor, 2013

As estiagens, apesar do grande número de

ocorrências, são de manifestação lenta e não costumam despertar a mesma atenção da mídia escrita e televisiva. No entanto, as enxurradas e vendavais, caracterizadas por manifestações inesperadas causando um grande número de vítimas, e os seus impactos são imediatamente reportados. Para amenizar estes impactos sobre a sociedade, são necessários estudos destes

fenômenos físicos no sentido de criar medidas de prevenção, diminuindo os danos provocados pelos desastres naturais.

Assim, nota-se a necessidade de respostas referentes aos desastres de natureza hidrológica, ou seja, enxurradas e enchentes, diminuindo a vulnerabilidade do sistema, com uma melhor infraestrutura urbana e uma habitação mais resiliente.

2.2 Habitação pós-desastres

Nas situações de desastres existe a necessidade de projetos de reabilitação, onde as principais atividades a serem desenvolvidas,

segundo a Secretaria Nacional de Defesa Civil [1], são as avaliações de danos; a vistoria de edificações danificadas e elaboração de laudos técnicos; a desmontagem de estruturas danificadas, desobstrução e remoção de escombros; o sepultamento de seres humanos e

de animais; a limpeza, a descontaminação,

desinfecção e desinfestação do ambiente. Além disto, são previstas a reabilitação dos serviços essenciais e a recuperação de moradias de populações de baixa renda, danificadas pelo desastre. Entre estas últimas atividades, pode-se destacar a construção de restaurantes coletivos, locais atendimento psicológico e recreação infantil. A recuperação de moradias danificadas

nem sempre é possível após a ocorrência de desastres naturais, portanto, nestas condições, a construção de novas habitações torna-se necessária.

A resposta habitacional para a população pós-desastres podem ser realizadas de três maneiras, conforme Davis [2]:

Em Abrigos Temporários caracterizam-se por locais onde não há toda infraestrutura completa de uma habitação, ou seja, algumas atividades são compartilhadas, como é o caso das áreas de serviço de uma habitação. cozinhas para uma família viver e muitas vezes são , podendo ser em famílias que oferecem acolhimento, ou a utilização de edifícios existentes através de aluguel, ou políticas de evacuação governamental em locais públicos como escolas ou em abrigos provisórios.

lustração 01: Modelo de abrigo com estrutura tênsil.

Fonte: Treehuggrer [3]

Em Habitações Temporárias são unidades entregues a população contendo uma infraestrutura mínima para o retorno a normalidade, respeitando a individualidade de cada família. São unidades construídas e transportadas para os locais e tem como objetivo o retorno a normalidade de forma temporária. Normalmente são construídas em contêineres ou trailers, contendo o mínimo do programa de

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necessidades de uma habitação, como área íntima, social e de serviço.

lustração 02: Módulo implantado no Brooklyn, NY.

Fonte: Archtober [4]

Em Habitações Definitivas são unidades

construídas pelos moradores ou pelo poder público, em terrenos particulares ou doados e já

dotados de infraestrutura urbana. Podem ocorrer de várias formas, como autoconstrução no mesmo local ou com a transferência da população para áreas com menor vulnerabilidade.

lustração 03: Casa construída em Biloxi, MI, EUA.

Fonte: Architecture for Hummanity [5]

A diferença entre estas três classificações está no tempo em que a população permanecerá em cada uma. A permanência em Abrigos deve variar em dias, pois o atendimento as necessidades básicas é restrito. Em uma

Habitação temporária a população deve

permanecer por meses, com um máximo de 6, pois não há possibilidade de reformas ou ampliações de forma a fazer com que a unidade habitacional responda as necessidades dos moradores. A Habitação Permanente é, como o próprio nome diz, a resposta definitiva, fazendo com que os moradores retornem a normalidade.

Os projetos de assentamentos para

comunidades, que sofreram com situações de desastres, principalmente nos casos de Habitações Permanentes, podem ser tratados como habitação de interesse social (HIS). Assim, segundo Folz [6] para o projeto de uma habitação digna há a necessidade de conhecer o modo de vida dessa população. Não basta dividir os cômodos com dimensões mínimas, achar uma densidade limite e considerar resolvido o interior desta moradia.

Os projetos devem atender às necessidades básicas e mínimas que possam manter o núcleo familiar. Além de atender às condições mínimas de habitabilidade, devem prover condições para reabilitação sócio econômicos das famílias atingidas. Nestas situações as configurações devem ser as mais flexíveis possíveis, de modo a possibilitar a ampliação da unidade habitacional.

Para que esta nova Habitação Permanente se torne uma boa solução de projeto deve-se

considerar, segundo Lizarralde [7] três variáveis: a multiplicidade de escolhas oferecidas à população, a responsabilidade dos usuários pelas decisões feitas e a articulação de recursos locais e externos por intermédio de uma organização.

A transferência da população para outro lugar, diferente de onde morava anteriormente,

somente deve ser considerada como último caso. A manutenção dos locais das habitações é extremamente importante por questões de infraestrutura urbana e as relações de vizinhança já existente. Isso é possível se houver um conhecimento prévio da população em prever como um evento adverso atinge o local,

tornando-a mais resiliente. Assim, deve-se fazer com que as novas

soluções habitacionais considerem as necessidades da população, fazendo com que haja a participação da população nas tomadas de decisões e que a construção destas habitações considere o retorno da comunidade a

normalidade, com a construção das unidades

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habitacionais utilizando a mão-de-obra e estimulando o comércio local.

2.3 Fabricação Digital A Fabricação Digital é um termo utilizado para

designar o processo onde a primeira parte do desenvolvimento de um projeto utiliza a inserção de dados no computador para elaboração de um modelo digital. Com este modelo desenvolvido

enviam-se seus dados para uma máquina que começa a produzir o produto final. Esta etapa não envolve o contato humana, sendo automatizada, conforme Oliveira [8].

A Prototipagem Rápida, num certo momento, poderia ser entendida como uma parte da

Fabricação Digital, ou seja, a produção de um protótipo ou mockup, para testar o elemento produzido e posterior fabricação em massa.

A utilização da ferramenta de Prototipagem Rápida já vem sendo amplamente utilizada nas diversas áreas de engenharia e atualmente a arquitetura também tira proveito dos seus benefícios. Com a popularização dessa ferramenta os custos de aquisição vêm caindo, tanto para comparar as máquinas quanto para o material utilizado na produção das peças.

A prototipagem rápida é um recurso muito útil para arquitetura, pois nele pode-se elaborar um estudo sobre um determinado projeto em

escala reduzida, avaliando soluções, defeitos e melhorias no projeto final.

Segundo Pupo e Celani [9], o termo rápido é referente a não assistência humana no processo de produção. Para facilitar a compreensão será adotado que o termo Fabricação Digital refere-se a todo tipo de produção rápida, não sofrendo restrições quanto a sua escala ou método. Já o termo prototipagem rápida será referenciado a elaboração de modelos em escala reduzida, independente do método de produção. A diferença entre os dois conceitos de produção baseados em modelos digitais e os antigos métodos de produção em massa, é que a

Fabricação Digital não se destina a produção de cópias e sim produzir uma gama variada de formas e modelos diferenciados, conhecido como Customização em Massa.

Os métodos de produção de peças modeladas na Fabricação Digital podem ser categorizados segundo sua finalidade, o número de eixos com

que trabalham e a maneira como se produzem os

objetos. Na ilustração 04 pode-se notar um resumo dessas características.

Ilustração 04: Caracterização dos métodos de produção na fabricação digital.

Fonte: Adaptado de Pupo e Celani [9]. Com base na ilustração 04, analisam-se os

métodos de produção, sendo classificados por três pontos específicos. A primeira classificação é por Finalidade, tanto para produção de protótipos quanto para produtos finais. Divide-se em

modelos destinados a avaliação, conhecidos como método de prototipagem, e modelos a serem empreendidos na obra, conhecidos como sistema de fabricação ou manufatura.

A segunda classificação refere-se ao número de dimensões, onde se podem ter duas dimensões, duas dimensões e meia e três

dimensões. Um exemplo de um sistema de duas dimensões é uma cortadora a laser, que só corta materiais laminares. As máquinas de duas dimensões e meia são como um fresadora de controle numérico com um eixo, que pode cortar figuras planas e executar relevos, porem não produz modelos tridimensionais mais complexos. Enquanto uma fresa de três eixos ou impressora 3D são considerados efetivamente tridimensionais.

A terceira classificação refere-se a métodos de produção dos objetos, onde podem ser subtrativo, formativo ou aditivo. No sistema subtrativo um bloco de material é desbastado por

uma fresa até possuir o mesmo formato do modelo digital. Já o sistema formativo assemelha-se a um molde versátil, com capacidade de adaptar a diferentes formas. Um exemplo são os moldes para produção de placas de vidros com curvaturas especiais ou então as máquinas para dobra e calandragem de chapas

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de aço e tubos metálicos com base em modelos digitais. Por fim, o sistema aditivo que se utiliza a sobreposição de camadas de materiais sucessivas, até que o modelo desejado seja formado. Esse sistema acaba se subdividindo de acordo com o tipo de material utilizado, sendo sólido, líquido ou lâminas.

No cenário atual da fabricação digital três

maquinas são as mais utilizadas para elaborar modelos de arquitetura, que são a Cortadora a laser, a Fresa CNC e de impressora 3D.

2.3.1 Cortadora a Laser: Utilizando o

corte a laser pode-se produzir componentes de uma maquete, mas ela não será um produto finalizado. Existe a necessidade de trabalhar os modelos digitais a fim de elaborar um plano de corte para futuramente montar o modelo. Para isso se faz planificação das faces para posterior montagem ou se produz um modelo em camadas.

Os materiais utilizados para cortar são variados como, MDF, acrílico, papel acartonado, dentre outras opções de materiais laminares. A única necessidade da máquina quanto a essa variação de materiais é o tipo e potência do laser, que pode cortar materiais orgânicos ou metálicos. O controle de sua potência e velocidade define se

o material será cortado ou somente será gravado o que se deseja na placa.

2.3.2 Impressora 3D: Existem três tipos

de impressão 3D, o primeiro método é a Estereolitografia, conhecido também como SLA (Stereolithography Apparatus). Este é um

processo aditivo que utiliza um recipiente de fotopolímeros líquidos de resina para estereolitografia, ou seja, uma substância que solidifica rapidamente quando exposta ao raio laser. O modelo 3D é construído camada por camada, sobre uma plataforma móvel. O laser atinge o recipiente, solidificando as partes

necessárias para alcançar a criação de um protótipo de SLA. Ao fim do processo de impressão, o objeto é enxaguado com uma solução química, de modo a remover o excesso de resina. Depois disso, ele é assado em um forno ultravioleta de modo a endurecê-lo.

O segundo método de impressão 3D é a

modelagem por deposição fundida, também

conhecida como FDM (Fused deposition modeling). O plástico ABS (Acrilonitrilo Butadieno Estireno) é um dos materiais mais utilizados na modelagem por deposição fundida. O processo de modelagem por FDM envolve a deposição de plástico derretido, camada por camada, usando uma extrusora de movimento, a fim de construir o objeto desejado. Uma vez que o processo de

modelagem por deposição fundida tenha sido concluído, o objeto é deixado para esfriar e endurecer.

O terceiro método de impressão é a sinterização de pó a laser, também conhecido como SLS (Selective laser sintering). É um processo que utiliza na fabricação dos modelos material em pó, composto, em sua grande maioria, de náilon. Na impressão SLS um braço mecânico distribui o material em pó na plataforma de impressão. O arquivo 3D guia o laser sobre a substância em pó em pontos específicos, que aquecem o material a temperaturas muito elevadas e funde as partículas em pó, transformando em um objeto sólido. E uma vez que o material tenha solidificado, a plataforma da impressão é rebaixada a uma distância que é igual à espessura de uma camada. O braço mecânico distribui mais pó sobre a plataforma e o processo

se repete até última camada ser finalizada. Uma vez que o processo tenha sido concluído, é deixado o objeto para esfriar no recipiente antes de ser tratado, retirando todo excesso de pó.

Em alguns casos, a impressora 3D tem um custo mais elevado para produção de protótipos, comparado a máquina de corte a laser, mas

consegue reproduzir com fidelidade o objeto como no arquivo digital.

2.3.3 Máquina de Controle Numérico por

Computador (CNC): A maior característica do CNC (Computer Numeric Control) em relação os outros métodos de produção é que ele utiliza um

sistema de subtração do material, podendo fresar em blocos de madeira, metal, poliestirdeno expandido, plástico ou papel no formato enviado do arquivo do computador. A simples mudança da broca ou da fresa utilizada, define que material poderá ser cortado ou fresado, a capacidade de fresamento e a precisão.

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Nas CNC mais atuais pode-se utilizar um corte com até cinco eixos, onde tanto a plataforma onde a peça esta fixada como o braço de corte pode-se mover automaticamente em direções e ângulos distintos para atingir um corte preciso. Essa capacidade permitiu a construaão de peças com uma alta qualidade e muito semelhante ao modelo 3D. Antes eram

necessárias várias máquinas para fazer esse trabalho, dividindo o processo de corte em várias etapas.

A capacidade de corte é definida pelo tamanho da máquina, indo de mesa para protótipos menores, até fresadoras que podem produzir painéis com 7m². Segundo Orciuoli [10], afirma que o uso da CNC se destaca pela precisão, rapidez, qualidade do acabamento e a relação entre projeto e execução, onde o projetista se aproxima do processo de fabricação, pois o desenho já contém as informações do projeto para produção.

A tabela 01 demonstra uma comparação entre as três principais máquinas de impressão 3D. Nela pode-se perceber que o melhor investimento fica por conta das fresadoras CNC que apesar de ter um custo mais alto para sua aquisição, permite fazer modelos em três dimensões ou cortar objetos laminares. Permite a

produção de peças na escala 1:1 ou em uma escala de prototipagem.

Comparação entre máquinas de impressão 3D

Tipo Vantagens Desvantagens

Cortadora a

laser

- Corta qualquer tipo de material laminar; - Permite produzir

modelos 1:1; - Grande área de corte;

Baixo custo do material utilizado para cortar.

- Custo elevado da máquina; - Não produz um modelo

finalizado; - Necessidade de modelos

elaborados; - Só corta em 2D.

Impressora

3d

- Produz modelos finalizados; Baixo custo de aquisição

da máquina; - Reproduz fielmente o

modelo digital.

- Só produz modelos para prototipagem; - Pequena área de

impressão; - Alto custo do material de

impressão.

Fresadora CNC

- Corta objetos laminares

e em 3D; - Capacidade de cortar

diversos materiais; - Grande Área de Corte; - Engloba várias funções

em uma única máquina.

- Custo elevado da

máquina;

Tabela 01: Tabela comparativa entre maquinas de impressão 3D

Fonte: Produzida pelo autor. Assim, para a fabricação digital de modelos

como o sistema Wikihouse, que concentra-se na produção de peças laminares, a melhor escolha fica por conta da fresadora CNC, pela sua precisão, velocidade e área de corte. Após a produção dessas peças qualquer pessoa, com

poucas horas de treinamento podem montar uma habitação.

2.4 Wikihouse O Wikihouse é um sistema construtivo de

código aberto. Segundo Parvin [11], o objetivo de criar este sistema é de tornar possível que todas as pessoas possam compartilhar, baixar, adaptar e imprimir sua própria casa, que são de baixo custo, alto desempenho e adequada a suas necessidades. Podendo ser montada rapidamente e sem a necessidade de habilidades de construção convencional.

O desenvolvimento desse método construtivo teve inicio no verão de 2011, quando a curadora Beatrice Gallilee convidou o Projeto 00, escritório de Alasrair Parvin, para fazer uma exposição na Coréia do Sul, sobre uma comunidade de design que utiliza o código aberto. Os encarregados de desenvolverem a

amostra eram Alastair Parvin e Nick Lerodiaconou, devido a uma experiência anterior de ambos no desenvolvendo de móveis utilizando CNC com hardwares de impressão de código aberto. A primeira proposta para exposição não foi uma casa, mas uma espécie de móvel que o proprietário monta.

Alastair, na época, estava buscando uma forma de ampliar a autoconstrução como uma resposta a crise da habitação no mundo. Seu colega Joost Beunderman, sugeriou desenvolver uma casa de código aberto e o resultado final dessa pesquisa foi o Projeto Wikihouse. Através do sistema de código aberto, chamado de

Creative Commons, é permitido que várias pessoas ao redor do mundo possam ter acesso as informações sem pagar nada, ajudando também a desenvolver o produto ou variações do mesmo produto.

Após o desenvolvimento do método construtivo, houve o aperfeiçoamento do sistema

estrutural, pela equipe Momentum engenharia, a

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partir de uma sequência de protótipos e exposições. Todo o projeto foi baseado no software SketchUP, com o desenvolvimento de um plug-in no Ruby Script, que esta em constante atualização.

Em maio de 2012, Alastair e Nick receberam um prêmio com seu workshop "Desafio da habitação sustentável", honraria

concedida pelo Instituto de Arquitetura da Nova Zelândia. Durante esse período eles também desenvolveram uma série de palestras que abordavam os temas como design econômico, habitação, desenvolvimento e a terceira revolução industrial. Isso levou Alastair a ser convidado para proferir uma palestra no TED em 2013. Após a divulgação desta apresentação houve uma enorme popularidade do sistema Wikihouse. Com o aumento da comunidade, Alastair escreveu a primeira constituição do Wikihouse, norma que estabelece o princípio básico para colaboração do sistema construtivo. Essas normas foram a dotados por oito equipes cadatradas no Projeto Wikihouse que são: WikiHouseUK (00), WikiHouseNZ, WikiHouseRIO, WikiHouseFR, WikiHouseESP, WikiHouseDET, WikiHouseNL, WikiHouseMNG.

O objetivo é possuir uma comunidade global de projetistas que compartilhem seus

projetos e ferramentas de design. É uma maneira de trazer a Fabricação Digital para projetos de habitação, permitindo redução dos custos, tempo e capacitação de mão-de-obra. Assim os usuários ou projetistas podem criar lugares que refletem a real necessidade das pessoas. Atualmente a comunidade desenvolve um protótipo

parametrizado que vai facilitar modificações no modelo digital sem a necessidade de empenhar um grande tempo na modelagem tridimensional.

Toda a modelagem é feita no Sketchup, um software CAD (Computer Aided Design) de fácil uso, que opera num ambiente 3D. Ele possibilita os usuários criarem desde esboços até projetos

com precisão de forma fácil e tridimensionais. Um dos motivos da escolha deste programa é sua interface intuitiva e agradável, que além disso o projeto Wikihouse o utiliza por existir uma versão freeware. O plug-in desenvolvido conta com a opção de baixar modelos do banco de dados do projeto Wikihouse, analisar se há faces abertas

no modelo 3D, planificar as faces do projeto

tridimensional e fazer upload dos novos modelos desenvolvidos.

Após o desenvolvimento do modelo tridimensional, com ajuda do plug-in planifica-se o modelo, que é encaixado em planos de corte. Nessa etapa pode-se exportar o projeto para um arquivo no formato utilizado pelo CNC ou corte a laser. Com os arquivos carregados nas máquina

de corte o processo tem início. Os principais materiais utilizados no Wikihouse são os laminados como: compensado, OSB e o MDF.

O desempenho de tração e compressão desses matérias ajudam no desenvolver do sistema construtivo utilizado na versão 3, que não necessita de parafusos ou pregos e tem todas as conexões fixadas com cunhas e pinos. Uma equipe de duas ou três pessoas trabalhando juntas podem construir uma casa nesse sistema, não necessitando de um vasto conhecimento em construção de habitações como nos métodos tradicionais. Não é necessário um grande conjunto de ferramentas sendo possível construir uma pequena residência em um dia.

O sistema Wikihouse apresenta algumas características típicas para um método construtivo do tipo woodframe. A casa utiliza uma fundação simples, com um conjunto de blocos de concreto que ficam niveladas entre

elas, posicionadas nos principais pontos de apoio, sobre esses apoios vão trilhos de madeira que facilitam a sua construção e posicionamento no local, demonstrado na ilustração 05.

Ilustração 05: Fundação sobre trilhos.

Fonte: Parvin [11]. Outra característica de destaque é a sua

grelha estrutural. Ela não necessita ter um único

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modelo, mas devido na maioria dos países os materiais utilizados vem em painéis de 1200mm X 2400mm. Isso acaba refletindo no modo que a grelha estrutural básica é desenhada, tudo isso para atingir a máxima utilização do material evitando desperdícios. O sistema apresenta uma sequência de módulos dispostos em um intervalo de 900mm X 300mm, como demonstrado na

ilustração 06.

Ilustração 06: Grelha estrutural básica.

Fonte: Parvin [11].

A Wikihouse pode, em teoria, atingir um comprimento ilimitado e o perfil do telhado pode ter quase qualquer forma, mas a largura máxima é de 3600mm, atualmente. Essa distância pode ser maior se combinar vários módulos lado-a-lado. Nos últimos protótipos realizados pelo projeto Wkihouse, há o desenvolvimento de uma

residência de dois andares. Devido ao sistema construtivo não utilizar

parafusos ou pregos todas as peças são fixadas com cunhas e pinos. Existem dois modelos de juntas utilizadas atualmente no Wikihouse, a primeira é a junta “S" que foi desenvolvida a partir de uma técnica tradicional de marcenaria

medieval japonesa. O seu desenho permite travar o movimento das peças em duas direções. O outro modelo de junta é o conector primário que consiste em duas peças que são introduzidas perpendicularmente em um buraco previsto e travadas com duas cunhas, uma de cada lado. Existe uma ramificação do conector primário

chamada de conexão secundaria, este engate

consiste de uma só peça de da amarra sendo presa por duas cunhas. Nas ilustrações 07e 08 a seguir podem-se visualizar os modelos de juntas.

Ilustração 07: Modelo de juntas S.

Fonte: Parvin [11].

Ilustração 08: Modelo de Junta Conector Primário

Fonte: Parvin [11].

Após a montagem da casa sobre as áreas externas se aplica um membrana hidrófuga de

fibra de polipropileno que trabalha como uma barreira contra vento, poeira, vapor d’água e calor. Ela permite a saída do vapor d’água do interior das paredes evitando o acúmulo de umidade e a proliferação de fungos.

Nos revestimentos externos das paredes podem ser utilizados sidings de madeira, placas

de aço, painéis de vinílicos, placas cimentícias ou com os devidos tratamentos, um revestimento de argamassa de reboco. De outro modo, nas paredes internas pode-se permanecer com o acabamento das placas de madeira e só efetuando um a aplicação de um selante. Outro material aplicado é a chapa de drywall que

proporcionam uma superfície lisa que pode ser pintada. No interior da parede, caso necessário, é aplicado lã mineral ou qualquer outro tipo de isolante térmico e acústico.

No piso da residência pode se deixar no estado natural das placas de madeiras ou aplicar outros materiais como: carpete, pisos vinílicos,

laminados de madeira e tábuas corridas.

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As áreas molhadas da casa merecem um cuidado especial, utilizando-se sobre as paredes estruturais placas cimentícias de 12mm, parafusadas em um grade de 200mm X 200mm. Sobre as placas cimentícias aplica-se uma impermeabilização do tipo membrana acrílica impermeável. Nas juntas entre placas, bem como nos cantos das paredes e ralos, é também

aplicado uma tela de poliéster ou fibra de vidro. Sobre a impermeabilização, coloca-se o piso com argamassa colante. Nas áreas muito expostas a água recomenda-se a utilização de um selador antifungo e pintura de resina acrílica pura.

3 PRODUÇÃO DO MODELO EM ESCALA REDUZIDA

A ideia dessa pesquisa é desenvolver uma habitação utilizando o sistema construtivo Wikihouse. Assim, foi necessária a construção de um modelo em escala reduzida com base num projeto já existente no banco de dados do Projeto Wikihouse. A análise buscou avaliar as possíveis falhas do sistema de construção, bem como o funcionamento de todo o conjunto e a necessidade de melhorias no sistema construtivo.

O modelo escolhido foi a Eric’s Shed, uma habitação experimental feita a partir dos modelos Marker Faire Pavilion e Wikihouse 3. Ela foi

construída sobre a uma plataforma “C”, um modelo com largura de 3,60m e modulação de 90cm. Suas medidas finais são de 2,90m x 3,60m e altura de 2,60m e inclinação do telhado de aproximadamente 25%.

Ilustração 09: Modelo escolhido Eric’s Shed.

Fonte: Parvin [11].

A partir da planificação de todas as peças do

modelo realizadas no programa SketchUp, pelo plug-in Wikihouse. O próximo passo foi cortar todas as peças na máquina a laser, na escada

1:10, conforme espessura do material utilizado e

as medidas máximas da mesa de corte. Após produção das peças, elas foram catalogadas para posterior montagem do protótipo, conforme imagem 10.

Ilustração 10: Peças separadas e catalogadas.

Fonte: Acervo Pessoal.

As principais falhas encontradas foram na

parede frontal do modelo, onde localiza-se a porta de acesso. Resume-se a falta de buracos para encaixe e também a falta de conectores entre as peças. Outro problema encontrado na montagem, que possivelmente ocorra em um modelo em escala real, é a conexão entre placas

de vedação e estrutura, que são facilmente destacadas, podendo se soltar da estrutura. Há a necessidade de se desenvolver um encaixe mais resistente. Na ilustração 11 estão sinalizadas as falhas encontradas.

Ilustração 11: Erros encontrados na montagem do

protótipo.

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Fonte: Acervo Pessoal.

Após a fabricação do modelo reduzido,

pretende-se desenvolver modelos tridimensionais, em escalas maiores, corrigindo os problemas encontrados e adicionando elementos a edificação, como janelas e divisórias internas. Esta aproximação à escala real é

necessária até que se tenha o projeto plenamente desenvolvido, tanto na sua funcionalidade, quanto a sua flexibilidade, eficiência energética da envoltória e instalações complementares.

4 CONCLUSÃO Os resultados obtidos por meio da construção

de um modelo de habitação em escala reduzida permitiram a avaliação positiva do sitema construtivo Wikihouse.

Toda a sistemática de projeto e construção do modelo por meio da fabricação digital, mostrou a necessidade de entendimento do processo de produção, desde a fase de projeto até a fase de construção.

Utilizando esse método construtivo pode-se partir de um projeto que contemple os princípios da flexibilidade, aplicados no módulo embrionário de uma habitação, com os setores social, de

serviço e íntimo mínimos. A partir deste embrião pode-se elaborar Habitações que sejam mais condizentes com as características regionais, com diferentes núcleos familiares e adaptações ao longo da vida útil da habitação. Também é importante considerar que esse sistema permite que o próprio morador participe nas tomadas de

decisões, construa e amplie sua casa, reaproveitando o material já utilizado nestas readaptações e ampliações.

Em conjunto com a identificação de todos os requisitos para o projeto de habitações em Santa Catarina, o modelo que será produzido atenderá as normas para edificações habitacionais,

podendo ter diversas configurações de acordo com as necessidades estipuladas pela população. Num futuro próximo, o modelo poderá ser parametrizado em programas como Grasshopper, e também, utilizar os sistemas generativos em programas como Galapagos. Isso pode tornar mais rápido e prático o desenvolvimento de

projetos de habitações, com diversas opções projetuais.

A elaboração de modelos tridimensionais tanto em escalas reduzidas como em protótipos reais, tem o mesmo processo de projeto e fabricação, com a planificação das faces, corte, catalogação das peças e posterior construção. Por isso o modelo reduzido, adotado nesta primeira

etapa é igual ao disponibilizado pelo projeto Wikihouse. Posteriormente o projeto será adaptado à realidade regional, incluindo novos itens para torná-lo uma habitação com variadas formas de organização interna.

5 REFERÊNCIAS [1] Secretaria Nacional de Defesa Civil. 2007.

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[2] Davis, I. 1980. “Arquitectura de Emergencia”. Barcelona, Editorial Gustavo Gilli.

[3] Treehugger. 2007. “Gimme Shelter: Designing for Disaster.” Desenho para casas transportáveis de emergência. [Online].

Disponível em: <http://www.treehugger.com/files/2007/10/gimme_shelter_d.php>. Acesso em: 17 de fevereiro de 2010

[4] Archtober. 2007. Archtober Building of the Day #16: Post-Disaster Urban Interim Housing”. [Online]. Disponível em: <http://www.archtober.org/botd-postdisaster-interimhousing/>. Acesso em: 09 de maio de 2015

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de 2015 [6] Folz, R. R. 2003. “Mobiliário na Habitação

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[9] Pupo, R.T., Celani, G. 2008. "Prototipagem rápida e fabricação digital para arquitetura e construção: definições e estado da arte no

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[10] Orciuoli, A. 2009. "Arquitetura Digital – TI aplicabilidade à arquitetura: o antes e o depois". Revista AU: arquitetura e urbanismo, São Paulo, n.181, abril. [Online]. Disponível: www .revistaau.br [acessado em 10 de Fevereiro de 2015].

[11] Parvin, A. 2014. "Wikihouse, Where are we?". Google Drive. [Online]. Disponível: https://drive.google.com/drive/folders/0B_nozF4IZmSMRUFOOEtZOEdmbjA/0B_nozF4IZmSMdHl4eFUxYnRvUFk/0B18DH6S_7dR6RGVacm8wcEpud1k [Acessado em 07 de abril de 2015].

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USO DE MODELOS DE ESCALA REDUZIDA PARA … · estudo das questões do projeto de uma unidade, corte, montagem e funcionamento do modelo para posterior fabricação de um protótipo