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Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

Criação de um sistema construtivo com

desperdícios:

Projeto FEUP – 2016/2017

Sara Ferreira Francisco Piqueiro Manuel Firmino

Equipa:

Supervisora: Prof.ª Ana Sofia Guimarães

Monitora: Cláudia Lourenço

Estudantes:

Eduardo Bernardo: [email protected]

João Martins: [email protected]

Luís Jacques: [email protected]

Luís Sousa: [email protected]

Tomás Correia: [email protected]

Weza Paulo: [email protected]

Projeto FEUP 2016/17 – Grupo 1 – Turma 3 – MIEC Página | 2


Resumo:

Este relatório, elaborado pelo grupo 1 da turma número 3 do curso de Mestrado

Integrado em Engenharia Civil no âmbito da Unidade Curricular Projeto FEUP,

tem como objetivo mostrar a resposta do nosso grupo ao desafio que nos foi

lançado, que consistiu na construção de um cubo com dimensões 60x60x60 cm

e até 6 cm de espessura, utilizando apenas materiais resultantes do desperdício

doméstico.

Para nós, o maior desafio foi encontrar o equilíbrio entre arquitetura, resistência

da estrutura, estanquidade, isolamento acústico e térmico, e impermeabilidade.

Tudo isto tendo em conta que os materiais utilizados teriam de resultar de

desperdício.

Ao longo deste relatório vamos passar um pouco por todas as fases do projeto,

tais como as decisões, dificuldades e problemas que nos surgiram e execução.

Palavras-Chave:

projeto FEUP; cubo; materiais; desperdício; arquitetura; resistência;

estanquidade; isolamento; impermeabilidade; execução.


Agradecimentos:

O grupo agradece o apoio e orientação da nossa supervisora, a professora Ana

Sofia Guimarães, e a nossa monitora, a estudante Cláudia Lourenço.

Agradecemos também à FEUP pelos recursos que nos disponibilizou, quer ao

longo da semana inicial de palestras quer durante todo o processo de

desenvolvimento do projeto, que nos facilitou e ajudou até em certas partes.

Também queremos exprimir a nossa gratidão ao senhor Jorge Martins (pai do

João Martins, membro deste grupo) por ter ajudado na obtenção do XPS e do

silicone.


Índice

Lista de figuras…………………………………………………………. 9

Introdução………………………………………………………………. 11

Desenvolvimento…………………………………………………......... 12

I. Sistema construtivo…………………………………………….. 12

II. Critérios de avaliação………………………………………….. 12

III. Discussão sobre os materiais a utilizar……………………… 13

IV. Materiais utilizados…………………………………………….. 13

V. Justificação dos materiais utilizados…………………………. 14

VI. Procedimentos na montagem/construção…………………… 15

VII. Dificuldades sentidas……………………………………………16

VIII. Solução encontrada……………………………………………. 17

IX. Testes realizados ao cubo (sistema construtivo)…………… 20

X. Resultados dos testes efetuados……………………………... 23

Conclusão……………………………………………………………….. 26

Lista de referências bibliográficas……………………………………. 27


Lista de figuras

Figura 1 – roofmate……………………………………………………………. 17

Figura 2 – paletes/caixas de ovos……………………………………………. 17

Figura 3 – o cubo………………………………………………………………. 17

Figura 4 – pormenor do corte das placas de 45º………………….....…….. 17

Figura 5 – colocação das caixas de ovos…………………………………… 18

Figura 6 – pormenor da colocação das caixas de ovos na tampa............. 18

Figura 7 – “puxadores” na tampa…………………………………………….. 18

Figura 8 – reforço das paredes com silicone……………………………….. 18

Figura 9 – chapa de alumínio………………………………………………… 18

Figura 10 – estrutura em tubo de cartão……………………………………..18

Figura 11 – pormenor da fita de borracha…………………………………... 19

Figura 12 – pormenor do velcro……………………………………………… 19

Figura 13 – cubo final (1)……………………………………………... ……… 19

Figura 14 – cubo final (2)……………………………………………………... 19

Figura 15 – cubo final (3)……………………………………………………… 20

Figura 16 – acústica 1…………………………………………………………. 20

Figura 17 – acústica 2………………………………………………………… 20

Figura 18 – térmico……………………………………………………............ 21

Figura 19 – estanquidade…………………………………………………….. 21

Figura 20 – resistência/resiliência…………………………………………… 22

Figura 21 – peso………………………………………………………………. 22

Figura 22 – teste acústico ext………………………………………………… 23

Figura 23 – teste acústico int…………………………………………………. 23

Figura 24 – teste térmico……………………………………………………… 24

Figura 25 – teste estanquidade (1)…………………………………………... 24



Figura 28 – teste resistência (1)……………………………………………… 25

Figura 29 – teste resistência (2)……………………………………………… 25

Figura 30 – pesagem………………………………………………………….. 26


Introdução:

No âmbito da Unidade Curricular, Projeto FEUP, o nosso grupo trabalhou em

resposta ao desafio que lhe foi lançado que consistia em criar um sistema

construtivo com materiais resultantes de desperdício. Este sistema teria de ser

um conjunto de 6 painéis idênticos que juntos compusessem um cubo, em que

um dos painéis pudesse ser facilmente desmontável, para permitir o acesso ao

interior do mesmo.

Antes de abordar o projeto tínhamos de respeitar as seguintes regras:

1. Os materiais utilizados deveriam ser o resultado de desperdiço doméstico

não orgânico;

2. O cubo deveria ter 60x60x60 cm;

3. A espessura de cada painel não deveria ser superior a 6 cm.

A qualidade do cubo foi depois avaliada segundo os seguintes critérios:

1. Arquitetura (estética/peso/reprodutividade);

2. Estrutura (resistência/deformação/resiliência);

3. Estanquidade à água;

4. Resistência térmica;

5. Isolamento acústico.

Ao longo deste relatório vamos expor todas as fases do projeto (formação/apoio

teórico, conceção, montagem e ensaios/testes), bem como todas as dúvidas e

problemas que surgiram, e também as soluções que encontramos em conjunto.


Desenvolvimento:

I. Sistema construtivo: Neste projeto, o sistema construtivo desenvolvido foi um cubo com 60 cm

de aresta e 6 cm de espessura, sendo a sua construção realizada com

materiais inutilizados/resultantes de desperdício.

Este projeto visou sobre a nossa capacidade de seleção de materiais

(dentro dos que tínhamos ao nosso dispor) que nos permitissem atingir o

nosso objetivo final, que era o cubo com as características enunciadas.

II. Critérios de avaliação: Os critérios de avaliação do cubo foram os seguintes:

Arquitetura: Estética – parte um pouco subjetiva, o cubo deverá ter uma boa

apresentação;

Peso – o cubo deve ser o mais leve possível tendo em conta as

suas características;

Reprodutividade – possibilidade de reproduzir o sistema;

Estrutura:

Resistência – máximo de carga que suporta;

Deformação – se é muito ou pouco deformável;

Resiliência – se após interação com este, ele volta à sua forma

original/inicial;

Especialidades:

Estanquidade – capacidade de não deixar entrar nem sair líquidos;

Resistência térmica – não dissipar facilmente o calor, nem deixar

absorver facilmente o calor;

Isolamento acústico – não absorver, nem deixar que os sons

passem para o exterior.


III. Discussão sobre materiais a utilizar

Numa fase inicial do projeto, o grupo tinha pensado realizar uma estrutura

em madeira, constituída por réguas de 60 cm de comprimento e 6 cm de

largura, e as faces do cubo seriam feitas de rolhas de cortiça,

embrulhadas em papel de alumínio, sendo que depois do cubo estar

pronto iriamos utilizar plástico para isolar todo o cubo.

Seguidamente, percebemos que esta ideia não iria surtir muito efeito visto

que não tínhamos muita facilidade em obter alguns dos materiais. Então

decidimos manter a estrutura em madeira e em vez de rolhas de cortiça

utilizar placa de esferovite. Um colega do grupo, Luís Jacques, sugeriu

que utilizássemos também caixas de ovos com a finalidade de nos ajudar

acusticamente. Entre a esferovite e as caixas de ovos pensamos em

colocar folha de alumínio, e revestir todo o exterior do cubo em plástico

para melhorar a resistência à água.

Por fim, o pai de um dos elementos do grupo, João Martins, falou-nos na

possibilidade de utilizarmos roofmate, pois este tinha facilidade em ceder-

nos esse material. O grupo reuniu-se e decidiu então, visto ter dificuldade

em conseguir a madeira, substituir esta e a esferovite pelo roofmate/xps,

mantendo na mesma no interior as caixas de ovos. Eliminamos também

as folhas de papel de alumínio, pois após pesquisa percebemos que estas

não iriam surtir o efeito esperado.

IV. Materiais utilizados

Os materiais utilizados foram então:

o Roofmate/XPS (poliestireno extrudido)

o Paletes/caixas de ovos

o Silicone

o Cola quente

o Fita de velcro

o Tubo de cartão

o Fita de borracha EPDM

o 4 pedaços retangulares em alumínio

o Tintas acrílicas


V. Justificação dos materiais utilizados:

Roofmate/XPS – a ideia de fazer toda a estrutura exterior do cubo neste

material, adveio da ideia inicial de colocar esferovite para isolar

termicamente o cubo, mas um dos membros do grupo (João) tinha

conhecimento do roofmate, um material semelhante com a esferovite,

mas bastante mais resistente, não influenciando muito o peso do sistema,

e com propriedades que permitiam um bom isolamento térmico, o que fez

com que colocar este material no nosso cubo fosse uma escolha

pertinente;

Paletes/caixas de ovos – estas foram incorporadas no projeto, porque

devido ao seu formato são muitas vezes utilizadas em estúdios amadores,

para evitar que o som entre/saia do espaço e para evitar a reverberação

do som, e por isso acreditamos que consegue dissipar eficazmente o som;

Silicone – achamos que fazia sentido utilizá-lo neste projeto para unir

todos os painéis, pois impermeabilizaria as juntas, para colar as caixas de

ovos e o tubo cilíndrico de cartão ás paredes do cubo;

Cola quente – foi utilizada para colar o velcro nas ligações entre a tampa

do cubo e o cubo;

Velcro – surgiu da necessidade de manter a tampa (que seria lateral) bem

unida com o resto do cubo, de forma a que durante os testes esta não

saísse.

Tubo de cartão – apesar do roofmate ter alguma resistência, achamos

que esta não seria suficiente, e este tubo em cartão (em formato de “+”)

serviu precisamente para dar mais suporte ao nosso cubo, de forma a que

este aguentasse com mais força/peso.

Fita de borracha EPDM – este material foi utilizado tendo em vista o

isolamento entre o cubo e a sua tampa.

Pedaços de alumínio – para colocar a estrutura em tubo de cartão

teríamos de abrir círculos nas caixas de ovos e isso poderia afetar o

isolamento acústico então resolvemos colar estes pedaços de alumínio

entre as caixas de ovos e os sítios onde assentou o tubo, dando assim

também uma melhor resistência à estrutura.

Tintas acrílicas – Estas foram utilizadas para fazer ilustrações/desenhos

alusivos ao curso nas faces do cubo, no âmbito da questão estética.


VI. Procedimentos na montagem/construção

Ao longo de toda a realização do projeto, atravessamos por várias etapas,

aliadas a certas técnicas e processos, que passamos a explicar de

seguida.

a) Planeamento/discussão do projeto

Após ser proposto ao nosso grupo o projeto a realizar, numa aula da

UC de Projeto FEUP pelo nosso monitor e pela supervisora, o grupo,

reunido, começou a debater e elaborar soluções para a sua realização,

construindo um plano base.

Começamos por decidir os materiais a utilizar, que tal como já foi

referido anteriormente foram escolhidos tendo em conta determinadas

características que nos poderiam ajudar a atingir os nossos objetivos,

sendo a escolha dos mesmos baseada nessas características, e pelo

mesmo motivo os materiais que tínhamos selecionado inicialmente

foram também substituídos. De seguida foi debatida a divisão e a

responsabilidade de obtenção dos materiais necessários pelos

elementos do grupo, de modo a dividirmos as tarefas de forma lógica

e justa tendo em conta as possibilidades e facilidade e obtenção dos

materiais por cada elemento.

b) Construção do cubo

Começamos por cortar as placas de roofmate (inicialmente de

125x60cm) à medida pretendida. De seguida com uma margem de

2cm, cortamos a 45º cada face, para facilitar a união das mesmas.

Unimos as faces com o silicone, tendo no final colocado uma nova

camada de silicone no interior para evitar ao máximo a entrada de

qualquer tipo de líquido.

Para a face da tampa, fizemos uma pequena estrutura com cerca de

5cm de largura a toda a volta, tendo esta ficado ligada ás restantes

faces, deixando apenas o espaço suficiente para a tampa encaixar.

Nessa pequena estrutura colocamos 4 bocados de velcro tanto aí

como na tampa para fazer a ligação/fecho. Também aí colocamos a

fita de borracha para dar isolamento na tampa.

Colocamos também dois bocados de roofmate na própria tampa para

servirem como puxadores.

Posteriormente, colocamos as caixas de ovos em todo o interior do

cubo, devidamente cortadas e alinhadas, e colocamos também na

tampa tendo em conta a área da tampa que poderíamos ocupar com

as caixas para que esta encaixasse sem problemas e sem deixar

escapar o som.

Para terminar, colocamos as chapas de alumínio e a estrutura em tubo

de cartão, toda ela unida em silicone, assim como foi feita a união do

tubo com o alumínio e do alumínio com as paletes de ovos.


Na zona onde assentava o a estrutura em tubo, reforçamos também

as paletes com silicone.

c) Realização do relatório

Para terminar, após as poucas semanas que tivemos para realizar o

trabalho, finalizamos o relatório, utilizando todos os dados obtidos ao

longo do projeto e os conhecimentos adquiridos, de forma a transmitir

ao máximo ao leitor em que consistiu todo o nosso trabalho, assim

como a sua elaboração, dificuldades, opções de escolha…

Nesta fase final de trabalho, foi definida uma divisão de partes do

relatório entre os membros do grupo, cada membro pesquisou mais

aprofundadamente sobre uma determinada questão integrante do

relatório, sendo que no final foi feita uma junção de todas estas

pequenas partes, de modo a obter um relatório sólido e uniforme. O

Luís Jacques e o Eduardo pesquisaram sobre a acústica e arranjaram

os materiais respeitantes a ela, o Tomás e o Luís Sousa fizeram o

mesmo relativamente à questão térmica, o Weza tratou da parte

relativa à estanquidade à água e o João ficou responsável pela parte

da resistência e da montagem do cubo.

VII. Dificuldades sentidas O primeiro problema na construção do cubo foi o tipo de materiais que podíamos usar nas faces do mesmo de modo a cumprir todos os requisitos obtendo a melhor qualidade nos parâmetros a serem avaliados. Discutimos várias ideias, tal como explicamos mais acima na discussão dos materiais a utilizar. Passamos pelas rolhas de cortiça e pela esferovite, ambos munidos de uma estrutura preexistente em madeira, até que finalmente chegamos ao roofmate e ás caixas de ovos. Já tendo o material de trabalho para as faces e interior, a questão era como fazer a união entre estas e também o que colocar no interior para reforçar a estrutura. Uma das nossas maiores dificuldades foi como conseguir abrir e fechar a caixa mantendo um bom desempenho ao nível nos vários testes a serem efetuados. Um problema que surgiu já na fase final do projeto foi que o velcro tinha características que dificultavam a sua fixação no roofmate, para o ultrapassar utilizamos uma lixa na parte traseira do velcro (a que ia ser colada) e cola quente, e resolvemos o problema.


Todas as dificuldades que nos surgiram, enfrentamos como grupo que

somos e tentamos ao máximo solucionar todos os problemas, sendo que

certas coisas foram mais difíceis de contornar, e outras mais fáceis, mas

dedicamo-nos a todas de igual forma, tentando obter um resultado o mais

positivo possível.

VIII. Solução encontrada

Figura 1 – roofmate Figura 2 - paletes/caixas de ovos

Figura 3 - o cubo Figura 4 - pormenor do corte das placas de 45º


Figura 5 - colocação das caixas de ovos Figura 6 - Pormenor da colocação das caixas na tampa

Figura 7 - "puxadores" na tampa Figura 8 - reforço das paredes com silicone

Figura 9 - chapa em alumínio Figura 10 - estrutura em tubo de cartão


Figura 11 - pormenor da fita de borracha Figura 12 - pormenor do velcro

Figura 13 - cubo final (1)




IX. Testes realizados ao cubo (sistema construtivo) Parte deste projeto era esta mesma, colocar à prova o nosso cubo, de

forma a averiguar o seu desempenho nos vários parâmetros para os quais

este deveria responder da melhor forma possível.

Teste ao isolamento acústico

Neste teste foi utilizada uma coluna que emitia o som em direção a uma

das faces do cubo a uma distância não determinada, mas relativamente

curta. Inicialmente utilizamos um sonómetro para medir primeiro no

exterior do cubo, e depois no seu interior. Os colegas de outros grupos,

fizeram exatamente os mesmo, a única diferença é que utilizaram uma

aplicação de telemóvel para o fazer.

Figura 16 - acústica 1 Figura 17 - acústica 2


Teste ao isolamento térmico

Neste teste os colegas dos grupos que efetuaram testes resolveram testar

o nosso cubo usando para esse efeito um termoventiador. Para efetuar o

teste, colocaram o termoventilador a aquecer até atingir os 35ºC e quando

atingisse essa temperatura este parava, desde o momento em que

colocavam o aparelho a aquecer, os colegas cronometraram o tempo que

demorava até atingir a temperatura escolhida.

Figura 18 - térmico

Teste à estanquidade

Neste teste os nossos colegas despejaram um garrafão de água de 5L na

face que estava virada para o topo, e colocaram esponjas de cozinha

dentro do cubo (caso entra-se água, estas iriam absorvê-la). Depois de

vertida a água, esperaram uns segundos, após os quais o cubo foi aberto

e foram medidas com um aparelho especifico a quantidade de humidade

existente, sendo que 200 é seco e quanto mais próximo deste valor menos

humidade há.

Figura 19 – estanquidade


Teste à resistência e resiliência

Este foi o teste mais simples do ponto de vista de equipamentos

envolvidos, visto que, para o efetuar, os colegas de outros grupos apenas

se colocaram em cima do cubo, sendo que primeiro subiu um colega mais

leve (cerca de 50kg) e depois subiu outro mais pesado (+/- 70kg). De

seguida verificaram se a estrutura retomava à sua estrutura original inicial.

Figura 20 - resistência/resiliência

Medição do peso do cubo

Para medir o peso do cubo, foi muito simples, pois consistiu apenas em

colocá-lo em cima de uma balança e registar o valor obtido.

Figura 21 - peso


X. Resultados dos testes efetuados

Teste ao isolamento acústico – neste teste os valores foram razoáveis,

mas é de notar que ficamos um pouco desapontados com a performance

do cubo, pois acreditávamos que a forma que as paletes de ovos tinham

iriam permitir uma maior diferença entre os valores do som dentro e fora

da caixa. Mas visto que a espessura de parede não era muita,

compreendemos os valores obtidos, que foram semelhantes, quer no

telemóvel, quer no sonómetro.

Figura 22 – teste acústico ext. Figura 23 – teste acústico int.

Teste ao isolamento térmico – o nosso cubo comportou-se de acordo

com o esperado neste teste também, pois tanto as caixas de ovos e

especialmente o roofmate têm características que llhes permitem ser bons

isoladores termicamente falando. Aliás, a finalidade do roofmate é

precisamente essa, pois este é utilizado em muitas construções para

ajudar a isolar termicamente os edifícios. O nosso cubo demorou cerca

de 1 minuto e 10 segundos a atingir os 35ºC, o que nos pareceu a nós um

valor bastante positivo. Note-se até que, quando chegamos ao exterior

para realizar o teste da estanquidade, o cubo ainda estava morno no

interior.

Fora do cubo Dentro do cubo

App medidora de dB para telemóvel

88 dB 85 dB

Sonómetro 92 dB 85,2 dB


Figura 24 - teste térmico

Teste à estanquidade – este era o teste que o grupo mais temia, pois foi

aquele que tivemos de discutir mais, pois apesar do silicone ajudar imenso

nas junções de peças, nós tínhamos a peça móvel (tampa), que foi

precisamente onde se deu a maior entrada de humidade. Contudo,

registamos valores bastante positivos. Sendo que na tampa obtivemos

177 e no restante cubo 190, apesar dos valores não serem o ideal,

achamos que neste campo o roofmate juntamente com o silicone

comportaram-se muito bem, não deixando entrar nenhuma quantidade

significativa de humidade.

Figura 25 - teste estanquidade (1) Figura 26 - teste estanquidade (2)


Figura 27 - teste estanquidade (3)

Teste à resistência e resiliência – tendo em conta o peso do nosso cubo,

e os materiais de que era feito, não esperávamos resultados perfeitos,

nem que o cubo suportasse grande carga. O teste começou, e quando o

colega mais pesado subiu, o cubo começou a ceder muito, e para evitar

que este partisse totalmente, resolveram não experimentar com mais

ninguém. No entanto, verificamos que o cubo era resiliente, pois retomou

a sua forma inicial sem problemas e rapidamente. Registamos apenas

que foi uma boa aposta da nossa parte colocar a estrutura em tubo de

cartão, pois ajudou bastante neste teste em particular.

Figura 28 - teste resistência (1) Figura 29 - teste resistência (2)

Medição do peso do cubo – este foi sem dúvida o parâmetro onde nos

destacamos, pois fomos bastante eficientes tendo em conta o peso do

nosso sistema construtivo, foi registado o valor de 4,322kg.


Figura 30 – pesagem

Conclusão

Neste relatório, tivemos como intuito desenvolver um texto esclarecedor e demonstrador do trabalho efetuado, que visava sobre a possibilidade de obter um sistema construtivo (cubo) que garanta uma resposta sólida a componentes como a resistência estrutural, o isolamento térmico, a estanquidade à água, o isolamento acústico e o peso, assuntos estes que têm de ser tidos em conta pelos engenheiros civis na construção de edifícios e outros. Tudo isto foi feito por nós utilizando apenas materiais oriundos de desperdícios e também alguns um pouco mais industriais. Ao aprofundarmos a questão inicial rapidamente percebemos que a solução passaria por uma escolha criteriosa dos materiais a usar tendo em conta os objetivos finais do trabalho. O desenvolvimento do projeto passou então por uma fase inicial de pesquisa dos materiais a usar na sua construção, escolhendo-os de acordo com os testes a que o cubo iria ser submetido, de forma a que este pudesse passar nestes testes com distinção, ou pelo menos corresponder aquilo que se procurava. No final, pensamos que o sistema corresponde, de um modo bastante

satisfatório, às expectativas iniciais. Apesar de nem tudo ter sido como

nós esperávamos, estamos satisfeitos pelo trabalho que desenvolvemos,

e para o espaço de tempo que nos foi dado para dar resposta a este

problema, consideramos que foi uma solução bastante positiva.

Para além do nosso pequeno cubo existem já vários projetos de estruturas

ecológicas/económicas irreverentes que comprovam que o futuro da

engenharia civil também poderá passar pelo reaproveitamento de

materiais, tendo em conta os bons resultados que apresentam.


Lista de referências bibliográficas

https://pt.wikipedia.org/wiki/Isolamento_sonoro - 11/10/2016

https://pt.wikipedia.org/wiki/Isolante_t%C3%A9rmico – 11/10/2016

http://www.nuno-cruz.com/info.php?identif=324 – 12/10/2016

https://pt.wikipedia.org/wiki/Silicone - 13/10/2016

https://pt.wikipedia.org/wiki/Isolamento_sonoro

https://pt.wikipedia.org/wiki/Isolante_t%C3%A9rmico

http://www.nuno-cruz.com/info.php?identif=324

https://pt.wikipedia.org/wiki/Silicone

criação de um sistema construtivo com desperdíciosprojfeup/submit_16_17/uploads/relat_11mc… ·...

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