TCC ARQ URB - Encaixes de Madeira como Método Construtivo by Asaph Nícolas Almeida de Souza

Encaixes de

madeira como mĂŠtodo

construtivo

Asaph NĂcolas Almeida de Souza

Asaph Nícolas Almeida de Souza

Encaixes de madeira como método construtivo Trabalho de conclusão de curso no curso de Bacharel em Arquitetura e Urbanismo do Centro Universitário Senac - Santo Amaro. Orientador professor Marcelo Suzuki

São Paulo 2020

Agradecimentos

Todo fim leva a um novo começo e é por isso que me animo em pensar no que pode vir pela frente. Mais um ciclo se encerra. Nesses 5 anos de graduação, aprendi a ter um olhar diferente sobre o mundo. A faculdade permite a possibilidade de ver atraves dos olhos de nossos tutores, e cada perspectiva única constrói um entendimento mais amplo sobre tudo. Agradeço aos meus pais que deram a oportunidade além de todo o apoio financeiro e emocional que podiam. Aos meus amigos que estiveram ao meu lado durante todo esse percurso. À Heloisa Helena, minha eterna dupla, que mesmo antes da faculdade já me apoiava, incentivava e principalmente, aguentava meus surtos e sempre esteve presente quando precisei. Às minha amigas Ana Carolina Poli e Camila Brandão que fazem parte do grupo de sempre, virando noites e noites rindo. Agradeço também àquele que não me acompanharam até o final mas fizeram parte do caminho. Obrigado à nossa coordenadora Valéria Fialho que sempre nos ajudou e a todos os professores que compartilharam sua experiência, me ajudando a evoluir cada vez mais nesse caminho. Em especial agradeço ao professor Ricardo Luis Silva, por todo apoio durante o curso e ao professor Paulo Magri, por estar sempre disposto a ajudar quando precisei. E por fim mais não menos importante, agradeço ao meu orientador Marcelo Suzuki que me auxiliou no desenvolvimento e conclusão deste trabalho.

Uma mudança fundamental na maneira em que nós construímos nossas cidades é imperativo, re-aprender a como construir com madeira e como construir alto com as novas madeiras engenheiradas que as tecnologias do século 21 permitem será fundamental para nosso futuro. A nova era da arquitetura nos leva além das noções de modernismo e construções de concreto até uma nova era da madeira. (WAUGH, 2016, p.7)

Abstract The objective of this academic work is to study the wood by exploring the material and the technique, as well as point out environmental issues that involve the construction sector, today one of the biggest emitters of greenhouse gases, due to extraction and production of materials such as steel and concrete. Nowadays, the new technologies allow wood to be used again, increasing its potential, as well as decreasing the disadvantages that made wood to be replaced. This academic work, focus on studying the possibilities of using the new technologies that involve wood to create a constructive method that uses wood in most part of its elements, starts by studying the potential and advantages of the material and after that studying the ancient japanese wood joints technique, to be possible to use wood in its maximum besides increasing the potential of its elements. The idea is that this constructive method be produced in large scale in a modular os custom way, so that wood could become the most viable option to be used, replacing steel and concrete in most projects. Key-words: wood building; timber building; wood joints; japanese joints; building method; wood; multifamily residence.

Resumo O objetivo deste trabalho ao estudar a madeira, além de explorar o material e a técnica, é também apontar questões ambientais que envolvem a construção civil, hoje uma das maiores emissoras de gases do efeito estufa, que vem principalmente da extração e produção de seus materiais, aço e concreto. Hoje, as novas tecnologias permitem que a madeira possa ser usada novamente, aumentando seu potencial assim como diminuindo as desvantagens que fizeram com que ela fosse colocada de lado. Esse trabalho foca em estudar a possibilidade de usar essas novas tecnologias que envolvem a madeira para criar um método construtivo que utiliza a madeira em grande parte de seus elementos, primeiramente estudando o potencial e vantagens do material e em seguida estudar a antiga técnica de encaixes japonesa, para que possa, além de usar a madeira no máximo de elementos possíveis, aumentar o potencial desses elementos. A ideia é que esse método construtivo possa ser produzido em escala, de maneira modular ou sobre medida, para que o uso da madeira possa se tornar uma opção mais viável de ser utilizada, substituindo assim, o aço e o concreto em grande parte dos projetos. Palavras-chave: construção em madeira; edifício em madeira; encaixes de madeira; encaixes japoneses; método construtivo; madeira; residência multifamiliar.

Sumรกrio

Introdução 14 A madeira 18 Encaixes de madeira 24 Considerações da utilização dessas técnicas hoje 52 Os tipos de materiais em madeira disponíveis hoje 64 Ferramentas de fabricação digital 74 Referências de projeto 80 Estudos de caso 94 Proposta 104 Considerações finais 152 Referências bibliográficas 154

Introdução

Este trabalho pretende abordar os assuntos relacionados ao sistema estrutural encaixes de madeira, originalmente desenvolvido pelos japoneses, discutindo o uso de um material que esteve sempre presente na evolução da nossa sociedade, mas que acabou sendo substituído por novas tecnologias, como o concreto e o aço. O objetivo é tentar criar um sistema de construção que utiliza a madeira como seu material principal, e os encaixes, como as conexões de seus elementos, aplicando então em um projeto de uma habitação multifamiliar. As questões ambientais estão cada vez mais fortes em todos os aspectos na nossas vida. Precisamos sempre buscar novas maneiras de preservar o meio ambiente e optar pela utilização de recursos renováveis. A madeira é um desses recursos renováveis e aliada à novas tecnologias de construção e fabricação, se torna um material superior em muitos aspectos se comparado aos materiais convencionais. Com isso, foram realizadas pesquisas relacionadas ao uso da madeira desde a antiguidade e a história da carpintaria e dos encaixes japoneses. Além disso, foi pesquisado motivos do porque voltar a utilizar a madeira nos dias de hoje, assim como as novas tecnologias relacionadas à madeira que estão disponíveis. A proposta de produto final é uma habitação multifamiliar, que busca apresentar o potencial do sistema construtivo em madeira criando um edifício de gabarito alto. O trabalho se estrutura da seguinte forma: Capítulo 1 - Aqui é feito um breve histórico da evolução

do uso da madeira desde os primórdios da humanidade até o desenvolvimento das técnicas para se trabalhar com esse material. Capítulo 2 - Esse capítulo aborda a técnica de encaixes japonesa, começando contando um pouco sobre a história de sua carpintaria e então apresentando diversos encaixes e seus usos. Capítulo 3 - No terceiro capítulo são explicados os motivos e as vantagens da utilização da madeira na construção civil, abordando assuntos que geralmente são questionados como a questão ambiental. Capítulo 4 - Aqui são listados os usos e vantagens da madeira como material, assim como de materiais derivados dessa matéria-prima. Capítulo 5 - No quinto capítulo é apresentado o conceitod emáquinas CNC e como isso pode contribuir para o trabalho dos encaixes. Capítulo 6 - No sexto capítulo é mostrado quatro projetos que utilizam um sistema construtivo em madeira. Capítulo 7 - Neste capítulo é feita uma análise de dois projetos que utilizam a madeira como material principal na sua construção. Capítulo 8 - O oitavo capítulo apresenta a proposta de um projeto de habitação familiar feito com um sistema estrutural de madeira e encaixes. Capítulo 9 - Como último capítulo, é apresentado as considerações finais do trabalho, assim como o que se pretende fazer na segunda parte do trabalho de conclusão de curso.

Com base no que foi desenvolvido na primeira parte do TCC, no TCC 2, se pretende trabalhar na criação do sistema construtivo, se possível com a realização de testes físicos dos encaixes, para então desenvolver melhor a proposta da habitação multifamiliar

A madeira

Histórico do uso da madeira no decorrer do tempo

Pode-se afirmar que a madeira está sempre presente nas nossas vidas, olhando a nossa volta conseguimos identificar vários objetos que a utilizam como matéria-prima, desde um pequeno lápis ou brinquedos até um móvel grande como um guarda-roupa. Isso não vem de algo recente, a madeira vem sendo usada pela humanidade desde o começo. O homem tem desde sempre necessidades essenciais, como comida e abrigo. E são essas necessidades que fazem o homem estar sempre desenvolvendo novas técnicas e utilizar novos materiais. O abrigo protege o homem do clima, de insetos e de animais, além de dar conforto e um lugar para descansar. Assim, o homem viu que os galhos das árvores podiam ser utilizados para construção de abrigos simples, utilizando pedras para manter os galhos no lugar, e com o passar do tempo, foram desenvolvendo ferramentas para conseguirem criar abrigos melhores e ajudar nas tarefas do dia-a-dia. Eventualmente, esses abrigos começaram a ganhar forma e começou a se usar outros materiais como vegetação, ossos e peles de animais, até começar a usar a própria terra direto nas paredes ou então em blocos de argilas que eram secos no sol. Outro uso essencial que a madeira tinha, era o uso como combustível para o fogo

Figura 01 - Abrigo primitivo feito de galhos e vegetação Fonte: Site The Preparedness Experience (2019)

que em muitas situações era vital para a sobrevivência do ser humano. O tipo de clima que o homem precisava enfrentar, influenciava o material usado na construção dos abrigos. Podemos citar que civilizações como os Egípcios, que viviam em regiões mais quentes, secas e com escassez de árvores, optaram pelo uso de blocos de pedra e argila para a construção de seus abrigos e utilizavam a madeira na fase de construção como suporte ou estrutura, pois os blocos de pedras e a argila

promovem um melhor conforto térmico para esse tipo de clima. Já em regiões mais frias, civilizações como as nórdicas, utilizavam a madeira em grande parte de suas construções, pois além de providenciar um isolamento térmico melhor contra o frio muitas vezes extremo, a madeira era uma material muito abundante na região, o que fazia com que fosse a primeira escolha de material. Atualmente, podemos ver que esse costumes ainda são seguidos, grande parte dos países que usam a madeira como matéria prima principal em suas

Figura 02 - Suportes de madeira em uma antiga construção no Egito Fonte: Site Alamy (2016)

construções, são aqueles em que o clima é mais frio, e em países mais quentes e tropicais, o uso de tijolos de barro é mais comum. O desenvolvimento de técnicas para se trabalhar com madeira, como o trabalho com encaixes tanto para mobiliário como para construções, entalhes artesanais e até mesmo a maneira de secar ou não a madeira antes de usá-la, fez com que o homem começasse a compreender melhor as propriedades da madeira e como fatores externos influenciam tanto o

Figura 03 - Construção de toras mais antiga da Noruega, de 957 d.C. Fonte: Site Northmen Guild (2020)

crescimento da árvore quanto a madeira que ela gera. Os antigos carpinteiros, que começaram a dar mais importância para as características das árvores antes de derrubá-las, observaram que aquelas árvores que cresciam mais isoladas, acabavam sofrendo mais com a ação dos ventos, e por isso acabavam tendo um crescimento mais irregular, o que faz com que haja uma diferença na densidade do seu tronco, nos lados norte e sul. Por outro lado, aquelas árvores que crescem em algumas florestas mais densas além de mais protegidas de ventos fortes, acabam tendo condições de crescimento menos favoráveis, por conta da demanda de nutrientes do solo e de estarem menos expostas a luz do sol devido ao agrupamento, fazendo então com que essas árvores tenham um tempo maior de crescimento o que resulta em uma densidade maior da madeira de seus troncos, porém mais regular. Além disso, essas árvores costumam ter poucos galhos ou galhos não muito grandes, o que faz com que, quando extraída a madeira, ela tenha menos nós em seu tronco. Hoje em dia, essas questões acabaram perdendo um pouco a importância e não são tão observadas como antigamente por conta da demanda dessa matéria-prima. São poucos os marceneiros e carpinteiros que ainda tem o trabalho de se preocupar com tais questões, sendo que antigamente só se derrubava uma árvore para extrair sua madeira com um propósito e essa árvore era avaliada antes de ser derrubada para saber se aquela madeira seria ideal para aquilo que se iria fazer. Não se usa uma madeira com uma densidade menor para estruturar uma casa, como pinus ou eucalipto, também não é muito adequado se usar uma madeira muito densa, como angelim e cupiúba, para trabalhos mais finos, pois são mais difíceis de trabalhar.

Encaixes de madeira

Ao se construir com madeira, é preciso unidos as peças de alguma maneira, seja com cordas, pregos ou cola. Os encaixes são outra madeira que os antigos carpinteiros desenvolveram para unir essas peças sem a utilizar outro elemento que não fosse a própria madeira, assim, cortes e entalhes eram feitos na madeira para que ela se prendesse uma a outra. Essa técnica foi evoluindo e se tornou uma parte importante da cultura, principalmente do povo japonês, onde encaixes cada vez mais complexos e resistentes, que se tornaram uma marca de seus carpinteiros.

Histórico da carpintaria japonesa A arquitetura japonesa tem de fato um estilo muito marcante, sendo relativamente fácil de ser reconhecida quando se depara com ela. Seu estilo foi influenciado por diversos povos que invadiram o território japonês, só começando a desenvolver um estilo próprio por volta do século IX, quando o país começou a se desvincular do império chinês. Mas quando o assunto é a arquitetura japonesa, a questão que mais se discute é o porque da madeira ser a matéria prima principal de suas construções, muito diferente da tradição ocidental onde

praticamente todos os monumentos eram feitos com blocos de pedra, contrastando até mesmo com a arquitetura chinesa e coreana, onde a alvenaria era tão proeminente quando o uso de madeira. A resposta para essa questão geralmente é que o território japonês é um arquipélago com uma abundância de florestas, contendo uma variedade de espécies de árvores e bambu de boa qualidade, já a pedra acessível e apropriada para construção era insignificante. Além disso, a madeira se provou muito resistente aos frequentes abalos sísmicos que o Japão

Figura 04 - Templo da cidade de Dang’r em Xining, China Fonte: Site Sonya and Trevor (2012)

Figura 05 - Hall Dourado do monastério budista de Horyuji em Nara, Japão Fonte: Ancient History Encyclopedia (2017)

sofria e sofre até hoje. Enquanto a Europa e a China desenvolviam técnicas de construção em alvenaria, o Japão desenvolveu técnicas em madeira, tornando o uso de alvenaria algo secundário, encontrado mais em fundações, lanternas decorativas, miniaturas de pagodes, caminhos e bem mais para a frente, em paredes de contenção de castelos. Esse desenvolvimento permitiu um grande avanço nas técnicas de trabalho com a madeira. Outro fator que ajudou nesse desenvolvimento

foi as crenças xintoístas que enfatizam o amor e o respeito à madeira como um organismo vivo, pois no xintoísmo, assim como todo fenômeno natural, a árvore possui um espírito e ao derrubar uma árvore, o carpinteiro tinha uma dívida moral com a natureza e por isso precisava garantir que a madeira daquela árvore seria usada de uma maneira que assegura sua existência continua. Essas técnicas assim como a manutenção dessas construções estão nas mãos dos mestres carpinteiros. No japão, os carpinteiros estão dentro de uma classe chamada de shokunin, que pode ser traduzida como artesãos, e tem um valor ético e espiritual atrelado a ela. Além de precisarem pagar a dívida com a natureza ao utilizar seus recursos, precisam cumprir o papel com a sociedade de fazer o que lhe é pedido, com rapidez, habilmente e sem desperdícios. A tradição pede que os carpinteiros sejam capazes de executar todo o processo ao se trabalhar com madeira, desde derrubar a árvore até o trabalho de finalização de uma peça feita. Contudo, ainda existem especialidades em cada etapa desse processo indo do lenhador, que se preocupam mais com o tronco e como ele vai ser derrubado, passando pelo aparador que retira os galhos e descasca o tronco, e depois de transportada, antes de chegar nas mãos dos carpinteiros, o tronco passa pelo serradores, que é transformado em madeira retificada. Através do tempo, os carpinteiros acabaram sendo divididos em diversas categorias que são comumente representadas por guildas e famílias locais, sendo as categorias mais comuns os carpinteiros de casas, os carpinteiros de casa de chá e os carpinteiros de templos. Os carpinteiros de casas, altamente habilidosos comparados com seus atuais colegas 28

americanos ou europeus, são conhecidos por seu conhecimento sobre madeira e sua maestria em encaixes complicados ainda em uso (BROWN, 1989). Carpinteiros de casa de chá, trabalham em uma escala reduzida criando um edifício finamente trabalhado para a realização da cerimônia do chá, geralmente projetando junto a um mestre de escola de chá (BROWN, 1989). Carpinteiros de templos, por conta da escala do seu trabalho e sua natureza sagrada, realizam o tipo mais demandado de carpintaria e são encarados com uma reverência à beira do temor (BROWN, 1989). Esses mestres carpinteiros tem a obrigação de transmitir tais valores, assim como as técnicas, para as próximas gerações para que se mantenha essa tradição que é tão presente na cultura japonesa.

Figura 06 - Mestres carpinteiros trabalhando Fonte: Site Ktmchi (2016)

Sobre os encaixes Como mencionado por Yukihiro, professor da universidade de Waseda, no livro de Sumiyoshi; Matsui (1991), existem diversas maneiras de se unir elementos em madeira de uma estrutura podendo ser utilizado, cordas, pregos, parafusos, colas e entalhes. E os mestres carpinteiros são artesãos dedicados e especializados em unir os elementos em uma construção utilizando encaixes entalhados, onde precisam considerar diversos fatores. Os encaixes precisavam ser fortes o suficiente para aguentar as tensões a que são submetidas, flexão, cisalhamento, compressão e tração além de manter uma boa aparência. Eles foram pensados para trabalhar em conjunto com o potencial mecânico da madeira e por isso existem diversos tipos de técnicas de encaixes e detalhes construtivos, uns mais simples e outros mais complexos. Essa variedade também é resultado da divisão entre guildas que existia no Japão feudal, atrelado com os segredos, técnicas e métodos de cada mestre carpinteiro. Em seu livro “Encaixes de madeira na arquitetura clássica japonesa”, Sumiyoshi e Matsui, explicam diversos encaixes de madeira. Eles dividem os encaixes em três categorias: na primeira delas estão os encaixes de emenda, onde a finalidade

dos encaixes é unir duas peças para criar uma extensão, geralmente utilizadas quando o material não tem o tamanho necessário. A segunda categoria contém os encaixes de conexão, que tem o propósito de unir o encontro de elementos da construção, como vigas, colunas, terças e caibros. Esses encaixes são geralmente mais complexos, pois podem unir mais de dois elementos juntos, como o encontro de vigas em um pilar. Já na terceira categorias, eles colocam encaixes que não se enquadram nas outras duas categorias, pois não tem uma função estrutural. A seguir serão mostrados alguns encaixes utilizados pelos mestres carpinteiros japoneses, com seus usos e características. Foram selecionados os encaixes que tem primeiramente uma função estrutural, pois alguns encaixes são feitos para terem um efeito decorativo, sendo assim, não resistem a grandes forças. Outro ponto a se destacar, é que muitos dos encaixes, por mais que semelhantes em função, possuem diferentes níveis de resistência. Começando com os encaixes de emenda, é válido lembrar que os encaixes podem variar dependendo da região e do mestre carpinteiro.

Koshikake aritsugi Esse simples encaixe comumente usado nas fundações de construções, funciona com um sistema macho e fêmea. A peça macho, é talhada no formato do rabo de uma andorinha, estreita na base e vai se alargando na ponta. Já a fêmea é esculpida como o mesmo formato, garantindo um encaixe preciso. Apesar de ser feito para resistir a forças de tração, não é muito resistente à mesma.

Koshikake kamatsugi Similar ao koshikake aritsugi, funciona com um sistema macho e fêmea, mas é feito em um formato similar ao pescoço de um ganso. É utilizado na fundação de construções, em peças maiores e apresenta uma resistência maior a forças de tração do que o citado anteriormente.

Figura 07 - Montagem do koshikake aritsug Fonte: Livro Wood Joints in Classical Japanese Architecture (1991) Figura 08 - Montagem do koshikake kamatsugi Fonte: Livro Wood Joints in Classical Japanese Architecture (1991)

Okkake daisen tsugi Podendo ser utilizado em vigas e fundações, esse encaixe possui duas peças idênticas que após encaixadas, são presas com dois pinos de madeira que atravessam as duas peças. Diferente de alguns encaixes, o okkake daisen tsugi não tem um movimento axial para ser encaixado, o que facilita a remoção para reparos. Possui uma resistência à tração, maior que o koshikake aritsugi.

Kanawa tsugi Tem as propriedades similares ao okkake daisen tsugi, porém no lugar de dois pinos de travamento, esse encaixe conta com um único pino que empurra as duas partes iguais em direções opostas.

Figura 09 - Montagem do okkake daisen tsugi Fonte: Livro Wood Joints in Classical Japanese Architecture (1991)

Figura 10 - Montagem do kanawa tsugi Fonte: Livro Wood Joints in Classical Japanese Architecture (1991)

Shiribasami tsugi Apesar de ser muito similar aos dois últimos encaixes, esse é considerado ter um design muito superior aos outros dois, em termos estéticos.

Mechiire Esse encaixe pode ser feito com diversos entalhes diferentes e funciona com um sistema macho e fêmea. Ele resiste somente a forças de torção, sendo normalmente combinado com outros encaixes.

Figura 11 - Montagem do shiribasami tsugi Fonte: Livro Wood Joints in Classical Japanese Architecture (1991)

Figura 12 - Exemplos: juji mechiire, kaneori mechiire, kakushi mechiire, hako mechiire Fonte: Livro Wood Joints in Classical Japanese Architecture (1991)

Hashira tsugi Utilizados em colunas, esses encaixes requerem um carpinteiro muito habilidoso devido ao nível de precisão necessária ao executá-la. O shihoukama, é mais adequado para grande colunas, e nele é feito entalhes no formato similar ao visto no koshikake kamatsugi só que na diagonal. No caso do kai no guchi, é feito um entalhe mais longo, sendo geralmente usado em colunas centrais dos pagodes. Mas esse encaixe é considerado inconveniente por conta de precisar de um espaço com o dobro do tamanho do entalhe para que possa ser montado. Outro é o encaixe do pilar do portão Otemon no castelo de Osaka, que quando montado, fica com um desenho de montanha. O pilar do portão Otemon do castelo de Osaka é o único exemplo conhecido com esse design.

Figura 14 - Montagem do kai no guchi Fonte: Livro Wood Joints in Classical Japanese Architecture (1991)

Figura 13 - Montagem do shihoukama Fonte: Livro Wood Joints in Classical Japanese Architecture (1991)

Figura 15 - Montagem do encaixe do pilar do portĂŁo Otemon Fonte: Livro Wood Joints in Classical Japanese Architecture (1991)

Agora vamos ver os encaixes de conexão, utilizados para unir vigas e pilares e assim como os encaixes de emenda, eles podem variar dependendo da região e do mestre carpinteiro. Wari kusabi / Jigoku hozo Ambos os encaixes funcionam da mesma maneira, sendo a conexão feita com uma espiga reforçadas com duas cunhas. A diferença entre os dois é que o wari kusabi utiliza uma espiga passante, já o jigoku hozo utiliza uma espiga não passante. São utilizadas nas conexões de colunas, vigas e fundações.

Figura 16 - Detalhe do wari kusabi Fonte: Livro Wood Joints in Classical Japanese Architecture (1991)

Figura 17 - Detalhe do jigoku hozo Fonte: Livro Wood Joints in Classical Japanese Architecture (1991)

Okuri ari Esse encaixe, relativamente simples, é feito com sistema macho e fêmea onde a peça macho, no formato de rabo de andorinha, é encaixada em uma abertura que vai se estreitando, logo em seguida é colocado um plugue de madeira para impedir que o encaixe desmonte. Esse encaixe é utilizado em postes que sustentam a viga central ou as vigas de teto.

Ashikatame Esses dois encaixes tem o propósito de unir peças a uma coluna e quanto maior o encaixe maior é a resistência da peça. Depois de garantir que ambas estejam bem unida, são inseridas cunhas e pinos para aumentar a resistência à tração.

Figura 18 - Montagem do okuri ari Fonte: Livro Wood Joints in Classical Japanese Architecture (1991)

Figura 19 - Montagem do encaixe duplo Fonte: Livro Wood Joints in Classical Japanese Architecture (1991)

Figura 20 - Montagem do encaixe triplo Fonte: Livro Wood Joints in Classical Japanese Architecture (1991)

Dodai shiguchi São encaixes utilizados para conectar colunas e fundações. O primeiro, chamado de ari otoshi, utiliza um encaixe rabo de andorinha que vai até metade de uma das partes em seguida uma espiga retangular é colocada atrás do primeiro encaixe, onde é travada com um pino de madeira. O tamanho da espiga, geralmente é igual ao tamanho da fundação para que mesmo que a soleira apodreça, a coluna continue intacta. O segundo, kone hozo sashi, usa um sistema de entalhe e cunha para ligar os cantos das fundações, sendo travada com uma cunha após a montagem, e sobrando espaço na peça fêmea, uma coluna com uma espiga pode ser colocada. Outro encaixe é o sumitome hozo sashi, que também é usado para ligar cantos de uma fundação, porém é considerado mais atrativo que a opção anterior. Além de utilizar um sistema de entalhe e espiga, é feito também um painel que dá a impressão do encaixe ter sido feito com apenas uma peça de madeira.

Figura 22 - Montagem do sumitome hozo sashi Fonte: Livro Wood Joints in Classical Japanese Architecture (1991)

Figura 21 - Montagem ari otoshi e kone hozo sashi ambos na mesma peรงa, respectivamente Fonte: Livro Wood Joints in Classical Japanese Architecture (1991)

Sistema Kyoro Esse é um sistema de encaixes utilizados nos telhados das construções. Muitas vezes são utilizados troncos tortuosos, pois a cultura japonesa tem um grande respeito a natureza, o que resulta em uma arquitetura única e natural. Nesse sistema a viga de beiral corre em cima da coluna da parede externa, e nela são encaixadas vigas de amarração com um sistema rabo de andorinha. Geralmente são feitos entalhes na viga de amarração para o encaixe de caibros.

Sistema Orioku Também um sistema usado em telhados, sendo que o que difere do anterior é que nesse caso as vigas de amarração encaixam diretamente na coluna e a viga de beiral é encaixada acima das vigas de amarração. Isso resulta em um telhado de altura mais baixa que o anterior.

Figura 23 - Montagem do sistema Kyoro Fonte: Livro Wood Joints in Classical Japanese Architecture (1991)

Figura 24 - Montagem do sistema Orioku Fonte: Livro Wood Joints in Classical Japanese Architecture (1991)

Koya daichi Em casos em que a viga de amarração precisa ser dividida e conectada à vigas internas, é usado esse encaixe. É feito de um jeito que nenhumas das partes sofra uma redução em seção onde eles se encontram e para que que as peças sejam corretamente colocadas, são usados pinos que são colocados sempre na vertical e não seguindo a face do encaixe, como geralmente é feito.

Yosemune no sumi São sistemas de encaixes utilizados no encontro das águas de um telhado e há três tipos que têm características similares entre si. O primeiro apresenta um sistema entalhe e espiga que é precisamente feito, onde o caibro é encaixado em cima da viga de beiral maior. No segundo caso a união das vigas de beiral é feita com um sistema macho e fêmea rabo de andorinha, em seguida é usado o mesmo sistema para encaixar uma peça na viga menor para dar a aparência de uma cruz. No terceiro sistema de encaixe, as vigas de beiral são entalhadas para que se cruzem, então é feita uma espiga na coluna para que ela atravesse ambas as vigas e também o caibro que é apoiado por cima delas.

Figura 26 - Montagem do primeiro tipo de yosemune no sumi Fonte: Livro Wood Joints in Classical Japanese Architecture (1991)

Figura 25 - Montagem do koya daichi Fonte: Livro Wood Joints in Classical Japanese Architecture (1991)

Figura 27 - Montagem do segundo tipo de yosemune no sumi Fonte: Livro Wood Joints in Classical Japanese Architecture (1991)

Engawa no keta Também é um sistema de encaixes utilizados no encontro de água se um telhado, só que nesse caso a complexidade é bem maior. É utilizado duas vigas cilíndricas conectadas em forma de cruz com uma peça que vai na ponta da viga menor para dar a sensação de que as vigas estão de cruzando. Sua montagem complexa começa com a espiga da peça menor atravessando a viga maior que então é rotacionada 90° e empurrada em direção à viga maior, só então a viga menor é encaixada nas outras e são colocados duas cunhas, travando todo o encaixe.

Figura 28 - Montagem do terceiro tipo de yosemune no sumi Fonte: Livro Wood Joints in Classical Japanese Architecture (1991) Figura 29 - Montagem do engawa no keta Fonte: Livro Wood Joints in Classical Japanese Architecture (1991)

Considerações da utilização dessas técnicas hoje

A utilização da madeira como material para a construção dispõe de diversas vantagens que vão desde ser um material sustentável ao meio ambiente, até ter um bom custo benefício na fase de construção. Atualmente seu uso vem sendo cada vez mais presente, aparecendo até em grandes projetos sendo um eles o edifício Mjøstårnet, na Noruega, que foi idealizado pelo empreiteiro Arthur Buchardt. O projeto foi executado pela empresa de arquitetura Voll Arkitekter em parceria com a construtora Moelven, especializada em madeira e tem 18

Figura 30 - Edifício Mjøstårnet, em Brumunddal, Noruega Fonte: Site Voll Arkitekter (2019)

andares e 85,5m de altura. Ele foi nomeado o edifício em madeira mais alto do mundo, em 2019, pelo Conselho de Edifícios Altos e Habitat Urbano. Uma das maiores preocupações quando o assunto é o uso da madeira para grandes projetos, que demandam uma grande quantidade do material, é a questão do impacto ambiental que isso pode causar. Geralmente há um desentendimento em relação à essa questão, principalmente devido ao número de extrações ilegais de madeira que existem no país. Porém, existe um método sustentável de extração que não prejudica a floresta e o meio ambiente, esse seria o manejo florestal sustentável que, de acordo com o Ministério do Meio Ambiente, é a administração da floresta para obtenção de benefícios econômicos, sociais e ambientais, respeitando-se os mecanismos de sustentação do ecossistema objeto do manejo e considerando-se, cumulativa ou alternativamente, a utilização de múltiplas espécies madeireiras, de múltiplos produtos e subprodutos não-madeireiros, bem como a utilização de outros bens e serviços florestais. Além disso, promover o uso da madeira como material de construção ajuda na redução das emissões de dióxido de carbono (CO²) na atmosfera, pois de acordo com a Agência Internacional de Energia, o setor da construção representou 39% das emissões de CO², sendo 11% resultado da fabricação de materiais de construção como aço, concreto e vidro. Esses materiais, além de precisarem ter sua matéria prima mineral extraída do meio ambiente, precisam ser produzidos industrialmente o que aumenta sua emissão de CO². Já a madeira, é um material natural e renovável, onde até mesmo seus derivados são opções mais ecológicas, já que muitas vezes 54

são produzidos a partir de aparas ou restos da madeira. E em sua fase de “produção”, ou seja, quando a árvore está crescendo, ela absorve e retém dióxido de carbono, o que faz do uso em grande escala da madeira promova uma redução desse gás na atmosfera, dado que 1m³ de madeira retém 1 tonelada de CO², além de impulsionar a expansão florestal. Enquanto está crescendo, a árvore precisa resistir à ação dos ventos assim como ao próprio peso, por isso, em relação à estabilidade, a madeira pode ser considerada um material estrutural naturalmente resistente a esforços de flexão, além de conseguir transmitir esforços de tração e compressão. Mesmo em áreas que sofrem com abalos sísmicos, a madeira ainda é a escolha mais comum de material de construção, pois suas características permitem que o material de deforme momentaneamente respondendo os esforços sísmicos sem que a estrutura collapse. Em comparação com outros materiais, a madeira se sobressai sendo muito superior, já que o amortecimento de uma estrutura metálica é baixo e a do concreto armado e tijolos, por mais que seja bom, ainda sim é inferior ao da madeira. No entanto, devido à leveza do material em comparação com outros, é preciso tomar mais atenção às ações do vento, ainda mais em estruturas mais altas. Sendo assim, se torna preciso uma articulação das uniões, através de contraventamentos na fachadas e cobertura, para que esses esforços horizontais sejam direcionados para o solo. Uma outra vantagem da construção com madeira, quando projetada e executada pensando nas condições climáticas do local, é ser muito durável. Temos muitos exemplos em diferentes países, alguns deles tendo dezenas ou até centenas de anos, como é o caso dos pagodes de

Daigo-ji, em Kyoto no Japão, que a construção é datada do ano de 951 d.C., também da igreja de madeira vertical em Urnes, na Noruega, cuja construção é de meados do século XII. No entanto, é muito importante ressaltar que a madeira em seu estado natural é vulnerável à umidade e ao ataque de organismos como fungos e insetos xilófagos (aqueles que roem ou se alimentam de madeira, um exemplo disso são os cupins), com exceção de algumas espécies de madeira que são naturalmente mais resistentes. O ipê, a peroba-do-campo e o

Figura 31 - Igreja de madeira vertical de Urnes, Noruega Fonte:Site Top View (2013)

Figura 32 - Templo Daigoji em Kyoto no Japão Fonte: Site Japan Hoppers (2018)

pau-ferro, por exemplo, são naturalmente mais resistentes ao ataque de cupins, porque durante sua vida, a árvore produz óleos que são tóxicos para esses organismos. Ainda sim, se a madeira ficar exposta à intempéries, é importante que ela tenha um tratamento adequado, onde ela é impregnada com conservantes, que hoje se são muito eficazes, até mesmo em áreas onde o ataque desses organismos é maior, como no caso do Havaí onde a construção com madeira ainda é o método mais adotado.

Outro ponto a se destacar é a necessidade de que haja um projeto adequado para o uso da madeira, para garantir a durabilidade da construção. Além do tratamento adequado da madeira, algumas estratégias de projeto podem ser tomadas que ajudam a evitar problemas futuros, devido a exposição prolongada à umidade. Telhados mais inclinados, onde a construção se encontra em áreas mais chuvosas, construção de grande saliências, elevação da construção do solo para permitir ventilação; são algumas dessas estratégias. Além disso, a madeira requer uma manutenção periódica, assim como qualquer construção, mas em muitas das vezes, essa manutenção pode ser feita de maneira simples, mas que garantem uma vida útil maior à construção. Um grande exemplo da necessidade da manutenção e de como ela pode prolongar a vida de um construção, é os templos japoneses, em que algumas peças estruturais são periodicamente trocadas quando necessário, por mestres carpinteiros que guardam o conhecimento dos encaixes daquelas construções. É esse cuidado que garante a longevidade de muitas dessas construções. Além de garantir a durabilidade da construção, a realização de um projeto para as construções define também questões como conforto térmico e acústico do edifício. A madeira como material tem uma vantagem em relação aos outros, que é a baixa condutividade térmica, fazendo com que seja um isolante térmico natural. tanto em dias quentes como em dias frios, as paredes demoram mais para absorver a temperatura do lado de fora da construção, em comparação com paredes de alvenaria. No entanto, é importante ressaltar que apesar dessa vantagem, construções em madeira devem seguir os cuidados de projeto como qualquer outra construção, 58

Figura 33 - Secção de uma viga de madeira carbonizada Fonte:Site Epstein (2016)

em relação à sua orientação, ventilação, fechamentos, para que seu interior se mantenha sempre agradável. Talvez outra das maiores preocupações em relação à madeira é sua inflamabilidade. Todo edifício corre o risco de sofrer um incêndio, porém apesar de ser naturalmente inflamável, a madeira é o material que apresenta uma melhor reação ao fogo. Ao entrar em combustão, peças mais robustas de madeira liberam vapor d’água e gases inflamáveis, criando também uma camada de carvão que impede a saída desses

gases. Essa camada de carvão acaba servindo como uma barreira térmica retardando então a queima do material, além de poder acabar extinguindo o fogo, fazendo assim com que a madeira não perca sua resistência física, diferente de outros materiais que ao entrarem que contato com o calor, perdem completamente a capacidade de suportar cargas. A diferença entre esses materiais é que ao entrar em contato com o calor, a madeira reduz gradualmente sua secção enquanto, não perdendo assim sua resistência estrutural, já no caso do aço, ele

Figura 34 - Vigas de aço deformadas após incêndio Fonte: Site Metabunk (2012)

perde totalmente sua rigidez e resistência, enquanto o concreto começa a se fragmentar. Essa característica da madeira permite que se ganhe mais tempo para a evacuação do edifício ou até mesmo para que o fogo seja extinguido. Hoje ainda, existem produtos que podem ser aplicados na madeira que retardam ainda mais a queima do material. O custo é outro fator que costuma fazer as pessoas pensarem duas vezes antes de escolher a madeira como material de construção, em geral, pela madeira ser relativamente mais cara que os outros materiais utilizados normalmente, como no caso das construções em alvenaria. Mas de acordo com o Instituto Brasileiro de Florestas, o custo de casas de madeira é de 30% a 40% menor do que o custo de uma casa em alvenaria de áreas e padrões equivalentes. No Brasil, a utilização de madeira ainda não é muito popular, são muitas vezes encontradas em casas de campo, mas podem também ser construídas em cidades, com o projeto adequado. O que garante a redução de custo é o fato de que os projetos em madeira costumam ser pré-fabricados sob medida ou modulares, sendo assim, são construções secas que, com exceção das fundações, não se utiliza argamassa em sua montagem, assim removendo o tempo gasto na espera da secagem do material. Além disso, por ser uma obra rápida, há uma redução também de gastos com locação de equipamento, transporte e armazenagem. No Brasil, o uso da madeira nas construções ainda é novidade, pois somos um país que utiliza em grande parte concreto e alvenaria, principalmente para construções residenciais, e o aço em geral é utilizado em construções comerciais e industriais, com exceções. Ainda existe uma resistência cultural em relação a esse material, pois as pessoas

consideram a madeira um material frágil. Porém, estudos recentes mostram que com as novas tecnologias na área de materiais, a madeira se mostrou um material muito resistente, com diversas vantagens como as citadas anteriormente. A técnica japonesa de encaixes de madeira, se provou também muito resistente, fazendo com que, com a devida manutenção, as construções durem décadas ou até mesmo séculos. Além disso, o sistema de encaixes permite uma montagem e desmontagem de estrutura e no mundo de hoje, onde as coisas estão em constante mudança, poder desmontar uma construção e até mesmo reutilizar suas partes, se torna uma grande vantagem. O uso da madeira aliada à técnica de encaixes, permite a criação de um sistema, modular ou sob medida, de construção permanentes ou temporárias, que atendem pequenos a grandes projetos, substituindo os sistemas construtivos mais comuns como o concreto, tanto moldado in loco como o pré-moldado, a alvenaria e a estrutura metálica.

Os tipos de materiais em madeira disponĂveis hoje

Além da madeira maciça, existem ainda materiais derivados da madeira que contêm propriedades e usos diferentes. Esses materiais são muitas vezes produzidos a partir de resíduos de madeira, ou então, são produzidos com o propósito de melhorar as propriedades naturais da madeira. Madeira maciça Também chamada de madeira de lei, é comumente vendida em seu estado natural. Existem diversas espécies de madeira, provenientes de diversos lugares do mundo, com cores e propriedades variadas. Aqui no Brasil, a primeira espécie a ser classificada como madeira de lei foi o pau-brasil, sendo incluídas nos anos seguintes a peroba e o jatobá. A madeira de lei tem esse nome pois na época do Brasil Colonial, ficou determinado que algumas espécies de madeira seriam de uso

Figura 35 - Diversas espécies de madeira maciça Fonte: Site Quadrilátero (2018)

exclusivo da coroa. Após a independência, essa regra deixou de valer, porém o nome ainda é utilizado para determinar espécies mais resistentes e com maior valor comercial. A madeira maciça, precisa muitas vezes passar por um tratamento para que sua vida útil seja prolongada, sendo um exemplo o eucalipto, que após extraído tem cerca de 2 anos de tempo de vida, e após o tratamento, passa a ter 20 anos de vida útil. É geralmente utilizada com função estrutural, como em vigas e coberturas, e no caso de mobiliário, na parte da base, ou quando se precisa de maior resistência, como em pisos, forros e esquadrias. Madeira compensada A madeira compensada, é feita a partir de lâminas finas de madeira que são coladas sobrepostas, com a orientação das fibras perpendiculares umas às outras, através de calor e alta pressão com colas fortes, aumentando assim sua resistência. As camadas são sempre ímpares para que o material seja menos suscetível a entortamentos, além de garantir que ambos os lados da chapa tenham os veios da madeira na mesma orientação. Sendo esse estilo chamado de compensado laminado, existem ainda outras subcategorias de compensado: o compensado naval e o compensado sarrafeado. O compensado naval é semelhante ao laminado, porém é feito um tratamento diferenciado para que o material tenha uma resistência maior à umidade e é geralmente utilizado na construção de embarcações. Já o compensado sarrafeado, é feito com sarrafos de madeira de mesma largura e espessura, colados lado a lado. Em todos os casos, é possível aplicar um acabamento de folha de madeira natural para dar a ilusão de madeira maciça.

Figura 36 - Compensado laminado Fonte: Site Braslab (2018)

Painel de Tiras de Madeira Orientadas (OSB) A sigla OSB vem do inglês para Oriented Strand Board, e como o próprio nome diz, é feito a partir de tiras de madeira de reflorestamento que são coladas com resina com alta pressão e temperatura. No Brasil o painel é feito com quatro camadas, sendo as duas externas com a mesma orientação e as duas internas com as tiras cruzadas perpendicularmente. O OSB garante um bom rendimento da madeira, cerca de 90% do tronco pode ser transformado no painel. Apesar de não ter uma superfície lisa, o painel é muito utilizado tanto na construção, em revestimento de paredes, como em mobiliário e decoração, por ser um material muito versátil e resistente, além de ter uma

estética que atrai muita gente e ser mais barato em comparação com outros derivados da madeira, como o compensado e o MDF. O painel tem uma boa resistência mecânica, um bom isolamento termoacústico, é resistente ao fogo e, apesar de não ser a prova d’água, é bastante resistente à umidade. Painel de partículas de média densidade (MDP) O MDP, do inglês Medium Density Particleboard, é feito a partir de partículas de madeira originárias de florestas plantadas que são aglutinadas e submetidas à alta temperatura e pressão. É composto de três camadas, duas externas mais finas com partículas mais finas e o miolo mais grosso com partículas mais grossas, garantindo assim uma maior resistência ao painel. É muito utilizado na produção de móveis residenciais e comerciais, por sua maior resistência e por por poder receber

Figura 38 - Painéis de MDP Fonte: Site Viva Decora (2018)

Figura 37 - Painéis de OSB Fonte: Site Blog do varejo (2017)

diversos tipos de acabamentos. Porém, por ser feito de partículas de madeira, não é recomendado o uso do painel para móveis que requerem designs em baixo relevo em sua superfície, pois assim revelaria o miolo não uniforme do material. Esse material, pertence a uma nova geração de painéis de partículas de média densidade com características muito superiores aos painéis aglomerados de antigamente, graças às novas tecnologias de prensas contínuas, de modernos classificadores de partículas e complexos softwares de controle de processo, associado à utilização de resinas de última geração. Painel de fibras de média densidade (MDF) O MDF, Medium Density Fiberboard, como seu nome já diz, é feito de fibras de madeira. Sua produção, com exceção da madeira como as fibras são fabricadas, é semelhante ao painel

de MDP, porém tem um acabamento mais liso e uniforme comparado ao anterior e por isso é muito utilizado em móveis com designs mais orgánicos. Além disso por suas fibras não terem uma orientação definida, é possível fazer cortes em qualquer ângulo e direção sem que perca a resistência e deixando sempre uma superfície lisa ao toque. O MDF é também permite a aplicação de diversos tipos de acabamentos, por ter uma superfície lisa, porém sua resistência à umidade é inferior aos outros derivados da madeira, precisando assim passar por um tratamento para a utilização em áreas com muita umidade como banheiros. O material é, assim como o MDP, feito a partir de madeira de reflorestamento, mas tem um aproveitamento de madeira inferior ao anterior, por isso é considerado menos ecológico que o MDP.

Figura 39 - Painéis de MDF de diversas espessuras Fonte: Site Maderame (2018)

Figura 40 - Vigas de MLC Fonte: Site Carpinteira (2018)

Madeira laminada colada (MLC) A madeira laminada colada, ou MLC, é feita a partir da colagem de lâminas ou tábuas de madeira com os veios orientados na mesma direção, para o uso em elementos estruturais como pilares e vigas. A técnica de colagem de madeira é bem antiga, porém só se tornou possível o seu uso em elementos estruturais a cerca de 100 anos, na Alemanha, com a utilização de uma cola para uso industrial e a prova dágua. A MLC é muito utilizada em grandes estruturas nos países do hemisfério norte, já que na sua produção, é utilizado principalmente o pinus, madeira comum naqueles países. Aqui no Brasil, essa técnica está ganhando destaque hoje, sendo

produzidas por empresas especializadas e com madeiras do tipo pinus e eucalípto de reflorestamento. Além das vantagens estruturais da MLC, onde podem ser aplicadas em vão de 100 metros sem apoios intermediários, ela se sobressai em relação ao uso de madeira maciça pois pode ser produzido em diversos tamanhos e formas, não se limitando as dimensões do tronco. Sua alta resistência faz com que ela possa ser usada em projetos de altos edifícios e até mesmo pontes. Madeira laminada cruzada (CLT) CLT, Cross Laminated Timber, segue o mesmo princípio do compensado, a diferença é a escala, já que o CLT utiliza tábuas de madeira para criar grandes retângulos estruturais com dimensões e espessuras muito maiores. Sua utilização se aplica em paredes e lajes, sendo assim, é comumente utilizada com a MLC, criando assim um projeto quase que totalmente em madeira. A sua produção vem crescendo nos últimos anos, sendo utilizado em muitos projetos de edifícios em madeira. As placas de CLT possuem uma resistência uniforme, pois qualquer fragilidade da madeira é eliminada com a colagem cruzadas dessas lâminas, sendo assim se torna possível a criação de vãos e balanços antes impossíveis de serem criados com madeira. Além de vantagens estruturais, o material tem uma um ótimo desempenho acústico e térmico, podendo assim, satisfazer classificações de conforto térmico e acústico das mais rigorosas. Outra vantagem do uso dessa técnica é o tempo de construção, já que as placas são pré-fabricadas com os vãos antes de serem transportadas para a obra, produzindo assim uma obra rápida e seca.

Figura 41 - Placas de CLT Fonte: Site Carpinteira (2018)

Ferramentas de fabricaĂ§ĂŁo digital

Assim como a madeira, as ferramentas são utilizadas pelo homem desde o início nos ajudando no trabalho e manuseio de materiais. No começo, era comum o uso de chifres e ossos de animais, conchas, galhos, qualquer coisa que pudesse auxiliar no trabalho do dia a dia, sendo que em 1959, encontraram na África, ferramentas com idade de 1.7 milhão de anos. Martelos e lâminas cortantes eram feitos com sílex, um tipo de pedra que era extraída de bancos rochosos e produzidos através de percussão. Mas grande guinada na evolução das ferramentas foi o domínio na fusão e tratamento do ferro, o que possibilitou a criação de ferramentas mais eficientes e resistentes. Sendo assim, o desenvolvimento de ferramentas começou a crescer, e com a invenção do motor, as ferramentas começaram a ficar cada vez mais “automáticas”, um exemplo disso eram os furadores à manivela que precisavam da força e movimento do usuário e que evoluiu para a furadeira elétrica que conhecemos hoje. A evolução sempre trouxe novas maneiras de se utilizar as ferramentas e hoje, na era dos computadores, existem máquinas que usam ferramentas de maneira automática, graças comando numérico computadorizado, mais conhecido como CNC. A origem do controle numérico foi na década de 1940, quando calculadoras de cartões perfurados foram utilizadas para encontrar os cortes que foram feitos manualmente. Hoje, utilizamos terminais de computadores para trabalhar com o programa designado e como interface das máquinas. Em termos mais simples, máquinas CNC são máquinas que tem uma ferramenta na ponta e que são controladas por computador. Alguns exemplos são, impressora convencionais e impressoras

3D, cortadoras e marcadoras laser, entre outras, ou seja, a única diferença entre essas máquinas é sua ponta. Essas máquinas funcionam da seguinte maneira: o programa que a controla manda ela mover a ponta em um de seus eixos de movimentação, que geralmente se limitam aos eixos X, que representa a profundidade, Y, que representa a largura e Z, que representa a altura. Existem máquinas que possuem mais ou menos eixos de movimentação, e é através desses eixos que controlamos a máquina. O tamanho dessas máquinas podem

Figura 42 - HSM-Madal esculpindo casco de barco Fonte: Site Gizmodo (2012)

variar também, inde das mais pequenas para pequenos projetos até mesmo gigantes, como é o caso da HSM-Modal. Construída pela EEW Maschinenbau, na Alemanha, é um centro de processamento de alta velocidade que possui cinco eixos. Ela trabalha como uma máquina CNC convencional, porém seu tamanho permite que ela realize trabalhos que vão muito além das máquinas usadas normalmente. Sua área de trabalho é gigantesca, sendo seu limite do eixo X ser de 150 metros, no eixo Y, de 40 metros e no eixo Z, de 4 metros. Além disso, ela pode rotacionar 270° e girar sua ponta 190°. Ela é capaz de moer, serrar, polir e outras peripécias, além de realizar cortes com jatos de água, plasma, laser e ultrassônico tudo isso com precisão submilimétrica. Com a entrada dessa técnica moderna de fabricação digital, muito do que era feito a mão, passou a poder ser feito automaticamente, com mais precisão e muito mais rápido, possibilitando assim a automação da produção em diversas áreas. Muitos produtos que usamos hoje, veem de uma linha de produção automatizada por essas máquinas, já que elas podem trabalhar por horas ou dias sem precisar parar. Como essas máquinas podem ser utilizadas para diversas funções e graças a sua incrível precisão, está ficando cada vez mais comum que áreas como arquitetura e engenharia utilizem esse conceito para a produção de sistemas e construções modulares. Um exemplo disso é o projeto do Shigeru Ban, o Edifício Comercial Tamedia, que utiliza a ideia dos encaixes de madeira japoneses, fazendo uma releitura e utilizando processos de fabricação digital para a criação dos elementos estruturais. Quando se trata de encaixes de madeira, é necessária uma grande precisão, já que o encaixe não pode ficar grande demais a ponto de não encaixar nem

pequeno demais a ponto do encaixe ficar frouxo. Por isso, o uso de uma máquina CNC foi crucial para que esse projeto desse certo, pois além de garantir uma produção mais rápida desses elementos, o controle numérico garante uma grande precisão, que é um ponto muito forte da técnica de encaixes japoneses.

Figura 43 - Processo de fabricação computadorizada de uma viga MLC Fonte: Livro Tall Wood Buildings (2017)

ReferĂŞncias de projeto

Casa em Kamitomii | Shin Ohori/ General Design Co.

Localização: Kamitomii, Kurashiki, no Japão | Ano: 2018

Figura 44 - Foto externa da casa Fonte: Site Designboom (2018)

O projeto tem como objetivo a restauração de uma casa tradicional japonesa de 150 anos. Localizada em Kamitomii, a casa se encontrava abandonada e estava para ser demolida,

porém o arquiteto Shin Ohori decidiu restaurar a casa para sua configuração original, ou seja, uma casa principal com um armazém adjacente. O projeto de reforma tinha como objetivo fazer da casa um ambiente multifuncional, onde o uso de paredes é mínimo. A estrutura de madeira, utiliza o sistema de encaixes tradicional japonês, e o arquiteto optou por não mexer na estrutura do telhado, deixando ele com sua estrutura de troncos de madeiras original. Quando os painéis estão abertos, o espaço de dentro e de fora viram um só. “Nossa ideia era criar um local equipado com as funções diárias mínimas necessárias, onde se possa viver uma vida simples e gratificante.” disse Shin Ohori, para o site Designboom.

Figura 45 - Foto da sala com os painéis abertos Fonte: Site Designboom (2018)

Figura 46 - Foto da escada para segundo o pavimento e banheiros Fonte: Site Designboom (2018)

Centro de Design e Inovação de Madeira | Michael Green Architecture

Localização: Prince George, Colúmbia Britânica, no Canadá | Ano: 2014

Figura 47 - Diagrama da montagem do edifício Fonte: Site Michael Green Architecture (2014)

O Centro Centro de Design e Inovação de Madeira, em Prince George, no Canadá, foi projetado com oito pavimentos sendo seus três primeiro pavimentos ocupados pela Universidade da Colúmbia Britânica do Norte com instalações para o mestrado de engenharia no Programa de Design Integrado de Madeira. Os pavimentos superiores contam com espaços para escritórios para organizações governamentais e relacionadas à indústria de madeira. O projeto foi pensado para mostrar a estética e a capacidade estrutural da madeira nas construções comerciais.

Figura 48 - Foto da fachada Fonte: Site Michael Green Architecture (2014)

Construído sobre uma base de concreto, o projeto conta com uma estrutura de MLC unidos com um encaixe rabo-deandorinha especial feito em alumínio. A laje e as paredes foram feitas em CLT, onde até mesmo a caixa dos elevadores e a escada de incêndio usa esse material. De acordo com o Michael Green, a província de Colúmbia Britânica, abriu uma exceção ao projeto, já que o código de obras só restringia projetos de edifícios não residenciais à apenas 4 pavimentos e projetos residenciais à 6 pavimentos, ele fala que isso foi crucial para a realização do projeto. “Nós queríamos mostrar para o mundo construir (em madeira) irá funcionar no futuro.”, disse ele para a revista Architect.

Figura 49 - Foto do encontro do pilar com a viga Fonte: Site Michael Green Architecture (2014)

Figura 50 - Foto interna do pavimento tipo Fonte: Site Michael Green Architecture (2014)

Brock Commons Tallwood House | Acton Ostry Architects Inc. Localização: Vancouver, Colúmbia Britânica, no Canadá | Ano: 2017

O edifício projetado do escritório Acton Ostry Architects Inc, feito para a Universidade da Colúmbia Britânica, conta com 18 andares de apartamentos estudantis, alcançando uma altura de 53 metros. O projeto precisou ser muito bem pensado desde o começo, foi fruto do esforço em conjunto de empresas e construtores, além de uma fabricante de produtos

Figura 51 - Diagrama da estrutura Fonte: Site Acton Ostry Architects Inc. (2017)

Figura 52 - Foto da fachada Fonte: Site Acton Ostry Architects Inc. (2017)

e embalagens em madeira. O edifício foi tão meticulosamente pensado que foi erguido em apenas 66 dias, e isso foi possível graças a um detalhado modelo 3D. Os arquitetos decidiram manter o design do projeto simples, para que fosse mais fácil e rápida a aprovação da prefeitura além de deixar o projeto economicamente viável. A base do edifício e o térreo é feito em concreto, assim

como a caixa dos elevadores e as escadas de emergência. O projeto conta com vigas e pilares em MLC, com conectores de aço, e painéis para as lajes e paredes externas em CLT. Diferente da maioria dos projetos em madeira, no interior, é impossível saber que o edifício é feito desse material, com exceção das áreas comuns, a estrutura é revestidas com drywall e painéis de concreto, principalmente para se encaixarem aos códigos de obra.

Figura 53 - Foto da montagem do edifício Fonte: Site Acton Ostry Architects Inc. (2017)

Albina Yard | LEVER Architecture Localização: Portland, Oregon, nos Estados Unidos | Ano: 2016

O Albina Yard, é um edifício de escritórios, localizado em Portland, nos Estados Unidos. O objetivo principal do projeto era usar madeira CLT local para um edifício comercial, para assim, abrir caminho para uma adoção mais ampla do mercado de tecnologias renováveis de construção com madeira. Com três pavimentos para o aluguel de escritórios, o projeto conta

Figura 56 - Foto interna do pavimento de escritórios Fonte: Site LEVER Architecture (2016)

Figura 57 - Foto da fachada Fonte: Site LEVER Architecture (2016)

também com uma café/bar no térreo que conecta o pátio no fundo com a frente do edifício. A estrutura conta com vigas e pilares de MLC, que foram pré-fabricados utilizando uma máquina de encaixes Hundegger K2-ROBOT de seis eixos, deixando uma tolerância de mais ou menos 3 milímetros. Foram pensados dois sistemas estruturais para esse projeto, para comparação de preço, um utilizando

um sistema padrão de deck de encaixe, e um utilizando CLT. A economia veio por conta que ao utilizar o CLT, foi possível reduzir o número de vigas de MLC ao criar vãos maiores, que só foi possível graças a capacidade de resistência em duas direções do material. Para as conexões de vigas e pilares, foram utilizados conectores de aço que foram revestidos para protegê-los do clima durante o processo e montagem do edifício, já os painéis de CLT foram parafusados nas vigas.

Figura 58 - Foto da montagem Fonte: Site LEVER Architecture (2016)

Figura 57 - Foto do encontro de vigasFonte: Site LEVER Architecture (2016)

Estudos de caso

Kajstaden, Edifício Alto de Madeira | C.F. Møller Architects Localização: Västerås, na Suíça | Ano: 2019

O escritório suíço, C.F. Møller Architects, através de projetos de pesquisa e outros projetos de madeira, se concentra na inovação e em novas maneiras de se construir edifícios altos em, madeira. Com esse projeto, eles quiseram criar um marco

Figura 59 - Foto da fachada do edifício Fonte: Site Archdaily (2020)

para a região assim como um marco para a construção do futuro. O edifício é construído inteiramente de madeira, desde sua estrutura até lajes e paredes, mesmo as caixas do elevador e das escadas foram feitas do material. Sua altura e forma foram pensadas para complementar a estética industrial da região portuária. Seu exterior é revestido com ripas escuras de Thermowood tingida, uma tipo de madeira conífera escandinava que recebe um tratamento com calor para aumentar sua durabilidade contra o clima. A madeira escura, contrasta com a madeira clara natural que realça elementos do interior do edifício assim como as varandas das unidades. O edifício tem quatro unidades por andar sendo que o número

Figura 60 - Foto da construção Fonte: Site Archdaily (2020)

Figura 61 - Cortes edificio Fonte: Site Archdaily (2020)

de quartos varia de 1 a 4 por unidade, com exceção do térreo onde uma unidade dá lugar ao hall de entrada do edifício. Duas unidades do último pavimento ganham pé-direito duplo, assim como um mezanino transformando a unidade em um duplex. Na cobertura, encontra-se um telhado verde, que de acordo com um dos arquitetos, faz parte do conceito bio-circular do projeto, ajudando com o escoamento da água da chuva.

Figura 62 - Plantas do térreo e pavimento tipo Fonte: Site Archdaily (2020)

Toda estrutura do edifício é feita com grandes painéis de CLT, eliminando assim a necessidade de vigas e pilares. Os painéis são unidos com parafusos mecânicos, o que garantem que a estrutura possa ser desmontada e reutilizada no futuro. Como em um sistema de paredes estruturais, o projeto não permite uma planta livre, limitando assim a possibilidade de alteração de layout das unidades, uma vez que estão construídas. Praticamente todas as placas de CLT eram enviadas em seus tamanhos finais para a construção, evitando assim que se perdesse tempo cortando na obra. Levou em média 3 dias para 4 trabalhadores montarem cada pavimento.

Edifício Comercial Tamedia | Shigeru Ban Architects

Localização: Zurique, na Suíça | Ano: 2013

Quando a diretoria da Tamedia pediu para o arquiteto Shigeru Ban construir um prédio para ser seu novo edifício de escritórios, eles pediram para ele criar um algo que tivesse um ambiente de trabalho agradável, que fosse durável e que tivesse custos moderados. Com esse pedido, o primeiro material que passou pela cabeça do arquiteto foi a madeira, porque além da madeira ser um material durável, ela trás a sensação de

Figura 63 - Foto interna Fonte: Site Archdaily (2020)

Figura 64 - Foto externa do edifício Fonte: Site Archdaily (2014)

aconchego, “como se você estivesse na sala de uma casa, ou em um chalé”, falou o arquiteto japonês para o site Swissinfo. Na época em que foi projetado, as construções com madeira não eram muito altas, isso fez com que o edifício se tornasse um marco para a construção com madeira. O edifício envidraçado, conta com 7 pavimentos, sendo

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o térreo e o mezanino, um espaço multifuncional, e os demais pavimentos, de escritórios. Outra forte intenção do projeto, era o contato com o exterior e, além do uso do vidro em todo o exterior do edifício, foi criado um espaço intermediário ligado as escadas, com a intenção de ser um espaço de descanço, onde se pode abrir a janela e se sentir como se estivesse do lado de fora. Na área dos escritórios, foi possível criar um espaço

Figura 65 - Foto da construção Fonte: Site Archdaily (2020)

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amplo e contínuo, sem a interrupção de pilares e que consegue receber muita luz natural. A estrutura do edifício é feita inteiramente de madeira até mesmo as conexões de vigas e pilares são feitos com esse material. Shigeru Ban queria fazer como as construções tradicionais japonesas, não somente na estrutura de madeira, mas também nas conexões por encaixe. Foram utilizados pinos especiais, que servem para transmissão tanto de carga, como de esforços para os outros elementos estruturais. A estrutura é

Figura 66 - Foto do encaixe da estrutura Fonte: Site Archdaily (2020)

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Figura 67 - Diagrama do sistema estrutural Fonte: Site Archdaily (2014)

feita com pilares e vigas gêmeas que se unem através de um taco de madeira muito resistente que é inserido em um entalhe oval cortado minuciosamente no pilar. O sistema foi muito bem desenvolvido por uma equipe de engenheiros, e de acordo com o arquiteto, a participação deles foi essencial para a realização do projeto.

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Proposta

A partir dos assuntos estudados, o objetivo do trabalho é propor um sistema estrutural que une os conceitos de estruturas de madeira, encaixes de madeira japoneses e fabricação digital, para que o uso do concreto na construção civil possa ser facilmente substituído. Para isso, foi criado um projeto de edificação multifamiliar com 75 metros de altura para desenvolver na prática um sistema estrutural que possa ser utilizado em qualquer escala de projeto. Esse sistema construtivo, tem como objetivo o uso da madeira como material principal e com isso reduzir o uso de outros materiais como concreto e aço. Ao se trabalhar com sistema estrutural de madeira, é comum o uso de peças de aço para a conexão dos elementos estruturais, porém como a ideia é a redução do uso desses materiais, a proposta é a utilização de encaixes no lugar dessas peças. Se baseando na técnica japonesa, os encaixes serão produzidos com a utilização de máquinas CNC, viabilizando a produção em grande escala dos elementos estruturais.

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Para a realização do projeto experimental, foi escolhido um terreno que está localizado entre a Avenida Jornalista Roberto Marinho e a Rua Doutor Estácio Coimbra, no bairro Campo Belo, zona sul de São Paulo. O terreno tem 6600m² e tem um desnível de 4m sendo a Avenida Jornalista Roberto Marinho (Em amarelo no mapa) o ponto mais baixo. Além disso, se encontra em uma região que está se desenvolvendo pois está dentro da área da Operação Urbana Consorciada.

Foto aérea Perímetro Fonte: Geosampa

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Foto aĂŠrea entorno Fonte: Geosampa

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O projeto consiste em um edifício com uma base de concreto armado e estrutura de MLC. A estrutura, a partir do primeiro pavimento, consiste de vigas e pilares de MLC e painéis de CLT para as lajes e paredes de divisória entre apartamentos. O térro e os pavimentos de estacionamento, assim como a caixa da escada de emergência e elevadores são executados em concreto armado. Após a execução das bases de concreto, a montagem do edifício é rápida. Seguindo uma estrutura modular, com

Processo construtivo da estrutura de madeira

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módulos de 3 metros por 3 metros, a montagem dos pavimentos segue uma simples ordem ordem: os pilares de madeira do primeiro pavimento são encaixados em conectores de aço que foram chumbados na laje de concreto. Em seguida, as vigas são encaixadas nos pilares que pos sua vez apoiam as lajes de CLT. Então, as lajes são parafusadas nas vigas e o próximo andar pode começar a ser montado, porém em vez de encaixadas nos conectores metalicos, os pilares são encaixados nos do piso inferior por meio de um encaixe.

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Planta TÃ©rreo

Pela proposta do trabalho ser voltado ao uso da madeira e sua contribuição para com o meio ambiente, o projeto tem a intenção de trazer um contato maior com a natureza. Utilizando o desnível do terreno, foram criados dois de acessos ao edifício a partir da portaria. O primeiro acesso ao edifício é feito de forma mais direta, utilizando escada e elevador e foi criado para ser um acesso rápido. Já o segundo acesso fica na parte posterior do edifício e para acessá-lo o morador ou visitante utiliza um conjunto de patamares que passam por toda a volta do terreno. Nesse caminho, foram criadas diversas paradas e áreas de contemplação. Esse caminho serve também para o acesso à áreas de lazer do edifício.

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Planta 1ยบ Subsolo 0

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O acesso dos automóveis se encontra na lateral do edifício, próximo à portaria. A estrutura de concreto da base do edifício segue uma modulação de 6 metros por 6 metros e por ser maior que a modulação da estrutura de madeira, foi preciso criar vigas de transição no na laje superior do térreo.

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Planta 2ยบ Subsolo 0

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5 10

Planta 3ยบ Subsolo 0

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O projeto foi pensado para ter diversas áreas de convivencia e lazer. No térreo se encontram os salões de jogos e de festas e o bicicletário, além das áreas externas de lazer como a piscina, área infantil e pequenas áreas de estar. O primeiro pavimento é todo voltado para o lazer e bem-estar. Ele conta com uma academia, sala de musica e cinema, sala de estudos/ coworking e duas salas multiuso.

Cobertura Pavimentos das unidades Pavimento áreas comuns Térreo Nível rua/Subsolo 1 Subsolo 2 Subsolo 3

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Planta Pavimento Ă reas Comuns 0

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Planta Pavimento Tipo 1 0

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Planta Pavimento Tipo 2 0

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Planta Unidade A 0

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Para esse edifpicio foram criados quatro tipos de unidades de apartamentos que variam de um até 3 dormitórios, sendo ois tipos simples e dois apartamentos de dois andares. A unidade A, com 52m² conta com uma única suíte, cozinha integrada com lavanderia e sala de jantar, uma sala de estar e uma pequena área de escritório, além de uma varanda. Já na unidade B, com 104m² no total, no primeiro andar, encontramos uma sala de estar, lavabo, sala de jantar e uma cozinha intergrada com lavanderia, com uma varanda. No segundo andar se encontra uma suíte, um dormitório e um banheiro.

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Planta Unidade B - 1ยบ Andar 0

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Planta Unidade B - 2Â° Andar 0

123

Planta Unidade C 0

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A unidade C se assemelha à unidade B, porém com um único andar de 70m². Conta com uma cozinha integrada com lavanderia, uma pequena sala de jantar, uma sala de estar, um dormitório, um banheiro e uma suíte, além de uma varanda. Na unidade D, a maior das quatro unidades com 140m², encontramos uma sala de estra, uma sala de jantar, uma cozinha integrada com lavanderia, uma pequena área de escritório, um lavabo e uma extensa varanda. No segundo andar, se encontra uma suíte, dois dormitórios, um banheiro e um espaço de escritório que pode ser convertido para um terceiro dormitório.

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Planta Unidade D - 1ยบ Andar 0

126

Planta Unidade D - 1ยบ Andar 0

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Um ponto muito importante ao se projetar com madeira é a impermeabilização. Na cobertura, além de uma camada de isolamento térmico, é preciso colocar uma manta impermeabilizante e deixar caimentos para a água poder escoar. Esses cuidados aumentam a vida útil da madeira, pois com a umidade a madeira pode apodrecer e perder suas propriedades estruturais, trazendo assim um risco para os moradores.

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Planta Cobertura 0

5 10

129

Corte AA 0 130

5 10

Ampliação do Corte AA 0

Manta impermeabilizante Placa de isopor Isolante lã de rocha

Painel vazado de madeira Fixação por parafusos

Manta impermeabilizante

Detalhe 1

Detalhe 2 131

Corte BB 0 132

5 10

Ampliação do Corte BB 0

20 Placa cimentícia Manta impermeabilizante

Nas áreas molhadas das unidades será colocada além da manta impermeabilizante, placas cimenícias para que possa ser aplicado qualquer tipo de revestimento.

Detalhe 3 133

Detalhe 4 Manta de borracha

Piso

Detalhe 5 134

O detalhe 4 mostra o encaixe que une os pilares entre si. Jรก o datelhe 5 mostra o encaixe de uma viga secundรกria em uma viga principal.

Corte CC 0

5 10

20 135

D D

Corte DD 0 136

5 10

Como a madeira da estrutura precisa ser muito bem protegida do sol e da chuva, o edifício é coberto por um painél de madeira além de uma madeira que passou por um processo japones de carbonização chamado Shou sugi Ban, onde a madeira é carbonizada e depois selada, tornando ela muito mais resistente à água.

Painel de madeira

Madeira carbonizada impermeável

137

F F

Corte EE 0 138

5 10

Ampliação do Corte EE 0

Para a divisão entre unidades, foi pensado painéis de clt fixados por meio de parafusos tanto na laje, que tanbém é de CLT, quanto nas vigas, como mostrado no detalhe .

Detalhe 6 139

Detalhe 7 Como a base do edifício e a caixa de elevadores e escada de incendio são feitos em concretoarmado, foi preciso utilizar peças metalicas que são chumbadas no concreto e então parafusadas nos elementos estruturais de madeira.

Detalhe 8 140

F F

Corte FF 0

5 10

20 141

Amliação Planta Estrutura

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Encaixe Viga/Pilar - Situação 1 - Duas viagas de borda

Foram identificados quatro cados difefrentes onde a viga encontrava o pilar, pois as vigas da porte externa não seguiam o eixo do pilar, elas foram alinhadas à face externa.

Encaixe Viga/Pilar - Situação 2 - Duas viagas de borda e uma viga no eixo

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Encaixe Viga/Pilar - Situação 3 - Duas viagas de borda e duas vigas no eixo

Encaixe Viga/Pilar Situação 4 - Quatro vigas no eixo

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Os encaixes utilisados no projeto são inspirados nos encaixes originais japoneses, porém precisaram ser modificados para ser possível a produção dos mesmo por uma máuina CNC. A fresa CNC trabalha com uma ponta de metal giratória que vai removendo material em camadas, com isso a ferramenta não consegue fazer cantos retos com facilicade, apesar de já existir máquinas que façam isso. A solução mai scomum que se encontra quando Há a nescessidade de encaixes com antos retos é a remoção de uma parde estra de material. Como pode ser visto an imagem da lateral. Essa solução é conhecida como osso de cachorro e permite que uma peça de angulos retos possa se encaixar em um vçao feito pela fresa CNC

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Render 1 - Visão geral do edifício

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Render 2 - Área externo do edifício

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Render 3 - Entrada do edifĂcio

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ConsideraĂ§Ăľes finais

Estudando o potencial e as vantagens que a madeira tem, tanto em relação à construção quanto em relação à questões ambientais, podemos concluir que a madeira pode ser o material do futuro, assim como muitos arquitetos e engenheiros afirmam. Sua versatilidade e resistência se sobressaem aos materiais usados hoje, além de ser um material renovável. Estudando também as técnicas de encaixe, sua história e seu potencial, vemos que ela se torna um bom substituto, na maioria dos casos, para as conexões dos elementos estruturais de um projeto, reduzindo ainda mais o consumo de outros materiais. A partir desses, podemos concluir que chegamos a uma era em que é possível voltar a se construir com madeira e, com as novas tecnologias que temos disponíveis, não perdemos o potencial construtivo ao utilizar esse material. Ainda que haja a necessidade de estudar e testar os encaixes propostos, o trabalho tem como objetivo chamar a atenção para as vantagens e possibilidades que a madeira pode oferecer como material estrutural. Empresas como a Ita Construtora e a Amata estão dentro desse mercado de construções de madeira aqui no Brasil e vem estudando e desenvolvendo essas ideias, assim como vem tentando mostrar que a madeira não é um material frágil e inflamável que as pessoas tanto imaginam e sim um material resistente e principalmente, um material com um potencial gigante.

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