[pt] O atual modelo de desenvolvimento das cidades, juntamente com o consumo desenfreado dos recursos não renováveis, mostrou-se inviável do ponto de vista da sustentabilidade, fato este que tem gerado preocupação em diversos setores da sociedade. No cenário mundial, principalmente no setor da construção civil, vem crescendo a demanda pelo uso de novos materiais e técnicas que não sejam agressivos ao meio ambiente. O meio acadêmico, como ambiente de pesquisa é um dos locais para a geração desses novos materiais e técnicas que possam suprir as demandas visando o desenvolvimento sustentável. Nesse contexto, o LILD (Laboratório de Investigação em Living Design) vem estudando nos últimos 20 anos tecnologias limpas de baixo impacto ambiental, atendendo a demandas reais na construção de objetos de design e arquitetura. No momento o LILD trabalha, entre outras atividades, com materiais compósitos de terra crua e fibras naturais. Este trabalho apresenta o resultado do processo de desenvolvimento no LILD de um objeto feito com estes compósitos, denominado CÚPULA CATENÁRIA, com a aplicação da metodologia projetual utilizada no LILD. Os experimentos foram desenvolvidos a partir de modelos processuais que determinaram os parâmetros e apontaram as diretrizes a serem seguidas no projeto, visando sempre a aplicação e construção de um modelo em escala real, que por sua vez incorpora diversos saberes de diferentes áreas de conhecimento. / [en] The current model of cities development, considering the wild consumption of not renewable resources, has shown impracticable due the sustainability point of view. Fact which is really concerned a lot of preoccupation in many sectors of human society. In the world-wide scenery, mainly at civil construction sector, it is growing a big demand for the use of new and alternative materials and techniques that may not harm the world environment. Due this situation, in the academic field that is considered an excellent research environment, it is the right place to new materials and techniques born in order to supply the demands considering the sustainable development. In this context, the LILD (Research Living Design Laboratory) has been studying last 20 years the applications of clean and low environmental impact technologies, answering the demands of building the design and architecture of real objects. This work presents the result of the developing process of an object named CATENARY DOME, applying the project methodology of LILD. The experiments have been developed of processual models that determined the parameters and point directives to be followed in the project, having in mind always the application and construction of an object in real scale, that incorporate many different knowledge areas.

[pt] Este trabalho tem por objetivo estudar o comportamento de lajes de concreto com fôrma permanente de bambu - LCFP - simplesmente apoiadas e submetidas à flexão. Estas lajes têm um vão de 350cm, alturas entre 11cm a 13cm e larguras de 60cm a 71cm que dependem do diâmetro dos bambus utilizados. Foram consideradas duas espécies de bambu disponíveis, Dendrocalamus giganteus e Guadua angustifolhia. Nas - LCFP - os conectores tem uma função importante. Neste estudo utilizaram-se dois tipos de conectores os quais consideram meio e diafragma inteiro do colmo de bambu. Com o objetivo de impermeabilizar o bambu e aumentar aderência entre os materiais foi utilizado o produto SIKADUR-32 GEL.Para estabelecer a eficiência dos conectores e do tratamento, realizaram-se ensaios PUSH-OUT. Com os resultados, estes foram caracterizados como flexíveis. Os ensaios de flexão foram levados a cabo até as cargas de colapso. Pela instrumentação das três lajes foram registrados e analisados os diagramas dos principais parâmetros. Os resultados foram comparados com os obtidos teoricamente. Nas análises foram estudadas as cargas criticas e as de serviço com base em critérios e metodologias recomendadas. Finalmente algumas variáveis são determinadas para estudos futuros. / [en] The main objective of this thesis is to study the behavior of bamboo permanent shutter concrete slab BPSCS subjected to four points bending test. The boundary conditions of the slabs are simply supported and have 350cm free spans, with the height between 11cm to 13cm and the widths of 60cm to 71cm respectively depending on the diameter of bamboo used. Two most commonly available bamboo species Dendrocalamus giganteus and Guadua angustifolhia are considered. In the BPSCS the connectors have an important function. In this study two types of connectors considering half and the entire diaphragm of the whole bamboo culm was used. To improve bonding between bamboo and concrete in addition to create an impermeable surface of the bamboo SIKADUR-32 GEL was applied.To establish the efficiency of the connectors and the considered treatment PUSH-OUT tests were carried out. The test results proved that both types of the connectors are flexible. The tests were carried out up to the failure loads. Through the instrumentation of the three tested slabs the load deflections, stress- strain curves of the slabs at different points were registered and analyzed. The results in turn were compared with those obtained theoretically. In the analyses both resistance and serviceability criteria were studied. Based on the findings preliminary design methods are recommended. Finally the variables to be studied in future are given.

[pt] Os estudos realizados durante as últimas três décadas ao respeito do bambu têm sido direcionados à caracterização física, mecânica e microestrutural, das diferentes espécies, sob carga estática. A experiência mostra que as casas e prédios construídos usando-se bambu como elemento estrutural tiveram boa resistência aos abalos sísmicos. O presente trabalho trata-se de uma das primeiras investigações experimentais feitas sobre o comportamento dinâmico do bambu. Foram estudadas as propriedades dinâmicas de sistemas feitos com bambus das espécies Dendrocalamus Giganteus e Phyllostachys Áurea. As propriedades dinâmicas investigadas correspondem aos valores de amortecimento e freqüências naturais de vibração para cada espécie, obtidas através de testes em vibração livre e de testes modais. Com o propósito de estudar a influência do período de armazenamento na resposta dinâmica do material, para os colmos da espécie Phyllostachys Áurea foram consideradas cinco variáveis: colmos sem tratamento cortados em março de 2008, sem tratamento cortados em maio de 2007, sem tratamento cortados em 2001, com tratamento ao fogo (maçarico) cortados em março de 2008 e com tratamento ao fogo (maçarico) cortados em maio de 2007. Alem disso, para as duas espécies foi determinada a variação do coeficiente de amortecimento em função da concentração das fibras na espessura do material. / [en] The studies carried on during the last three decades with respect to bamboo have been directed to the physical, mechanic and microstructural characterization of different species, under static load. The experience has shown that the houses and buildings constructed using bamboo as structural element have had good resistance to earthquakes. This work is one of the first researches to know the bamboo dynamic behaviour. It was studied the dynamic properties of systems made of bamboo with the species Dendrocalamus Giganteus and Phyllostachys Áurea. The researched dynamic properties correspond to values of damping and natural frequencies of vibration for each specie, which were gotten through free vibration and modal tests. With the intention to study the influence of the storage period in the dynamic response of the material, for culms of Phyllostachys Áurea specie, five variables were considered: culms without treatment cut in March of 2008, without treatment cut in May of 2007, without treatment cut in 2001, with treatment on fire (blowpipe) cut in March of 2008 and with treatment on fire (blowpipe) cut in May of 2007. Furthermore, for the two species was determinate the variation of damping in function of variation of the quantity of fibers along the material thickness.

[pt] O uso do bambu como reforço em matrizes poliméricas é uma ideia consolidada. No entanto, o bambu é suscetivel a ataques microbianos, onde consiste uma das principais limitações para seu uso. Este trabalho teve como principal objetivo a impregnação interna do bambu Dendrocalamus giganteus Wall.ex Munro com nanopartículas de prata (NPs-Ag), com potencial antifúngico, sintetizadas com dois estabilizantes diferentes (citrato trissódico e quitosana). As seções impregnadas foram analisadas verificando-se que os agregados de NPs-Ag-citrato se concentraram no parênquima, preferencialmente na parte externa do bambu, ocupando 0,26 por cento do volume total da amostra, com um volume médio de 9,19 × 10 elevado a 3 micrómetros cúbicos. Enquanto que os agregados de NPs-Ag-quitosana se concentraram tanto parênquima quanto nos vasos do metaxilema, apresentando maior homogeneidade de distribuição na parte interna do bambu, ocupando 1,18 por cento do volume total da amostra e volume médio de 1,71 × 10 elevado a 3 micrômetros cúbicos. / [en] The use of bamboo as reinforcement in polymer matrices is an established idea. However, bamboo is susceptible to microbial spoilage, which is a major limitation for their use. This work had as main objective the internal impregnation of bamboo Dendrocalamus giganteus Munro Wall.ex with silver nanoparticles (NPs-Ag) with antifungal potential, synthesized with two different stabilizers (trisodium citrate and chitosan). The impregnated sections were analyzed verifying that Ag NPs citrate aggregates concentrated in the parenchyma, preferably on the outside of the bamboo, occupying 0.26 percent of the total sample volume with an average volume of 9.19 × 10 to 3 cubic micrometer. While NPs-Ag-chitosan aggregates focused both parenchymal and in metaxylem vessels, with more homogeneous distribution inside the bamboo, occupying 1.18 percent of the total sample volume and average volume of 1.71 × 10 to 3 cubic micrometer.

[pt] Atualmente o mundo enfrenta uma grave crise ambiental e elevados índices de pobreza. Com a intenção de minimizar estes problemas esta Tese propõe a alternativa do uso do bambu como armadura em pilares de concreto armado, substituindo o aço em construções civis. O comportamento dos pilares de concreto armado é descrito através de uma revisão bibliográfica e de ensaios realizados em pilares curtos submetidos à carga axial, dos quais três foram armados com bambu e um com aço. Abordam-se aspectos relativos à taxa de armadura longitudinal, a resistência do bambu à compressão e a aderência entre bambu e concreto, para isto ensaios complementares em ripas pequenas de bambu sob carga de compressão centrada e testes de arrancamento utilizando o produto sikadur 32 gel para acrescentar aderência ao bambu e constatar sua eficiência, foram realizados e comparados com um corpo de prova armado com aço. Os pilares de concreto armados com bambu e aço foram comparados e analisados. Segundo recomendações das normas trabalhos futuros foram propostos. / [en] Nowadays the world faces a serious environmental crisis and high poverty rates. Intending to minimize these problems, this thesis proposes the alternative usage of bamboo as reinforcement on columns of reinforced concrete, substituting steel in civil constructions. The reinforced concrete columns performance is described through a bibliographical revision and experiments done on short columns submited to axial load: three were built with bamboo and one with steel. Aspects related to the surcharge of longitudinal reinforcement, bamboo resistance to compression and adherence between bamboo and concrete are discussed extensively. With this purpose, subsequent experiments were made using small chips of bamboo submited to strong centered compression and also, Pull Out tests, utilizing the product Sikadur 32 gel to add adherence to bamboo and appraise its efficiency, were performed and compared to a body of proof built with steel. The concrete columns reinforced with bamboo and steel were thoroughly compared and analyzed. According to the pattern experiments, future developments on this research were proposed.

[pt] O trabalho propõe uma investigação sobre a diversidade e as propriedades das cores e texturas das superfícies na natureza, focalizando no substrato terra em estados variáveis e em interação com o bambu. Insere-se no atual estágio da pesquisa do LILD, Laboratório de Investigação em Living Design – que estuda a aplicação do barro cru em construções, por meio de técnicas não industriais –, sendo a oposição entre a padronização decorrente do modo industrial vigente e a variedade (no caso das cores) própria da natureza o pano de fundo desta pesquisa, que reúne acervo de uma centena de imagens de terras coletadas in situ, processadas, armazenadas, identificadas, reproduzidas fotograficamente e impressas com máxima fidelidade. O acervo destina-se à visualização/contemplação e à comparação, e objetiva, entre outras coisas, demonstrar a beleza e a potencialidade plástica deste simples e ancestral material de construção do habitat e dos objetos humanos. Também subordinado à prática do design de informação, em questões que envolvem a transmissão de conhecimentos, o estudo relaciona conceitos de percepção da cor ao processo de identificação e classificação do solo que se desenvolve no campo da Pedologia, no qual a cor é um importante dado, indicativo da composição química e da gênese do solo. Cinco abordagens panorâmicas contextualizam e ilustram o tema. / [en] This study proposes an inquiry about the diversity and properties of colors and textures of surfaces as they occur in nature, focusing on earth substratum at variable conditions and in association with bamboo as a material. It conforms to the current stage of the researches at LILD (Laboratório de Investigação em Living Design / Research Laboratory on Living Design) – which investigates the use of raw earth as a building material through non-industrial techniques –, so that the contrast between the standardization which characterizes the contemporary industrial proceedings, on the one hand, and the typical variety (as in the case of colors) found in nature, on the other hand, is the background for this study, which comprises one hundred photographic images of earth samples gathered in situ, that were processed, stored, identified, photographically reproduced and printed on paper using the highest standards. The resulting collection is intended for observation/contemplation as well as for comparison, and aims, among other objectives, to demonstrate the beauty and plastic potential of this simple, primitive, material used in building the human habitat ands its artifacts. The development of this study resorted to information design, in subjects associated with the conveyance of information, and it connects color perception concepts to the process of soil identification and classification, proper to the field of Pedology, in which color is an important datum, indicating the chemical composition and genesis of soil, Five panoramic approaches contribute to the contextualization and illustration of the subject.

[pt] O bambu é um material potencialmente promissor que vem demonstrando grandes qualidades para a construção civil. É um material leve, flexível e de fácil manuseio. Sua leveza associada a uma alta resistência, torna-o um forte candidato para substituir o aço em estruturas de concreto armado. Este trabalho tem como objetivo estudar a durabilidade das armaduras de bambu utilizadas como reforço em pilares de concreto armado. Foi feita uma revisão bibliográfica sobre o comportamento das armaduras e as formas de tratamento do bambu adequadas para o bom desempenho do bambu como reforço em estruturas de concreto. Foram ensaiados até a ruptura, pilares armados com bambu e aço submetidos a carregamento, em trabalho anterior datado de 2002. Ensaios mecânicos foram realizados em corpos-de-prova de bambu retirados dos pilares rompidos, com o objetivo de analisar sua resistência decorrida quatro anos em que essas armaduras permaneceram inseridas nas peças de concreto. Os resultados mostraram que não houve perda das características mecânicas do bambu nem tão pouco indícios de ataque alcalino em seu sistema vascular. Concluiu-se que o tratamento realizado superficialmente no bambu, antes da inserção no concreto, utilizando o produto Sikadur 32 gel, mostrou-se eficiente na manutenção dos índices mecânicos do reforço. Desse modo, pôde-se determinar a suscetibilidade do bambu à degradação por imersão no concreto, tendo sido esse reforço convenientemente tratado. É dada uma contribuição à determinação do grau de confiabilidade do uso desse material natural em estruturas de concreto armado. / [en] The bamboo is a potentially promising material that comes demonstrating great qualities for the civil construction. It is a light, flexible materials and of easy to handly. Its slightness associate with one high strength becomes it a strong candidate to substitute the steel in structures of reinforced concrete. This work has as objective to study the durability of the used of treated bamboo´s reinforcement in columns of reinforced concrete. A bibliographical revision on the behavior of the reinforcement and the forms of adjusted treatment of the bamboo for the good performance of the bamboo was made as reinforcement in concrete structures. They had been tested until the reinforcement rupture, columns with bamboo and steel submitted to loading, in dated previous work of 2002. Mechanical tests had been carried through in specimens of bamboo removed of columns fractured, with the aim of analyze its strength after four years, where these bars had remained inserted in the concrete parts. The result had shown that it did not have loss of the mechanical characteristics of the bamboo beyond not presenting indications of alkaline attacks in its vascular system. One concluded that the treatment carried through of surface of the bamboo, before its insertion in the concrete, using the product Sikadur 32 gel, revealed be efficient in the maintenance of the mechanical properties of the reinforcement. In this way, can be conclude after characterization of the susceptibility of the bamboo to the degradation for insert in the concrete, is not occurs if this reinforcement has been conveniently treated. A contribution to the determination of the degree of reliability of the use of this natural material in structures of reinforced concrete is given.

[pt] Até hoje a maioria das construções empregam técnicas materiais e processos inadequados, resultando em enorme perda de energia e pouco ganho na relação custo/benefício. A grande maioria das pessoas envolvidas com problemas de construção não se conscientizou ainda do fato que construímos de maneira errada, consumindo materiais e energia em excesso em relação aos resultados obtidos. Ao longo de toda a história da construção conhecida, o homem se serviu da força da Gravidade para conseguir a estabilidade das suas estruturas. Nas grandes obras antigas e atuais os materiais empregados: pedra, tijolo, ferro, cimento são de pouca eficácia construtiva quando consideramos a relação resistência/peso. Tomando por base as teorias e experiências com a técnica tensegrity de se montar estruturas, desenvolvidas por Keneth Snelson e Richard Buckminster Fuller, e partindo dos estudos com estruturas empregando bambu como elemento comprimido que vêm sendo desenvolvidos à 20 anos pelo LILD/PUC- Laboratório de Investigação de Living Design (antigo LOTDP), além de aplicar os princípios físicos da Tensegrity como técnica de construção, propõe-se aqui o desenvovimento de objetos físicos inéditos para utilização em áreas remotas ou de Proteção Ambiental. Estas estruturas são feitas em material natural reciclável e biodegradável, de fácil manejo, e utilizam tecnologia de baixa complexidade para a sua montagem. Elas são pouco invasivas porque, sendo auto-portantes, dispensam fundações pesadas para existir e resistir. / [en] Till our days most of the constructions of buildings make use of very inadequate and obsolete materials resulting in a huge waste of energy and little gain in the relation cost/benfit. However, many people involved with construction problems, did not realize the fact that we build the wrong way consuming materials and energy in excess in relation to the desired goals. Along the known history of construction men served themselves only of the force of Gravity to obtain the stability of their structures. In all great, ancient and actual constructions, the materials employied, such as: stone, brick, iron, concrete, are of low building efficiency if we consider the relation strength/weight. Taking into account the theories and experiences with tensegrity techniques developed by Keneth Snelson and Richard Buckminster Fuller, and, starting from the studies with bambu structures, where bambu is the only compressed element, which is in course for 20 years now in the LILD- PUC-Rio (Laboratory of Living Design (former LOTDP), and applying the physical principles of Tensegrity as a building technique, our goal here is to develop real objects to be used in remote areas or National Parks. These structures, because of the reciclable materials of which they are made, are very easy to manipulate and need very low technology for the constructions made with them. Finally these structures are harmless to the environment because they are self suporting exempting the need of heavy foundations to exist and resist.

[pt] A união entre o conhecimento lógico acadêmico e a sabedoria popular espontânea vem resultando em uma série de objetos, nos quais a pesquisa destila informações para chegar cada vez mais próximo da popularização das arquiteturas leves baseadas nas superfícies mínimas. Procuram-se métodos de desenvolvimento de estruturas baseado na observação dos processos de crescimento contínuo das formações naturais. Para atingir esse objetivo alguns simples dispositivos são preparados para a geração de formas espontâneas, como as bolhas de sabão. Estas são controladas e manipuladas de modo a atingir parâmetros predeterminados de projeto, o que torna possível a visualização de potenciais geometrias que sirvam ao objeto almejado. Assim, essas formas são captura- das de modo a obter suas curvas da maneira mais clara possível. A combinação dessas capturas com os resultados dos cálculos no ambiente dos softwares torna possível a parametrização das formas o mais próximos possível das formas naturais. A obtenção e otimização dos cálculos numéricos que definem a geometria dos modelos em escala e de protótipos em escala de uso é fruto da interação de procedimentos artesanais e computacionais, que ampliam o escopo de entendimento do objeto. Esse método vem, atualmente, sendo experimentado e já resultou em alguns protótipos que foram colocados em uso de diversas maneiras. Tanto formas sinclásticas como anticlásticas foram obtidas. A preparação dos materiais e suas partes, assim como as montagens e desmontagens dos objetos, em escala real de uso, foram conduzidas pela equipe do laboratório, sem a necessidade de ferramentas especiais ou complexas. / [en] This union between logical academic knowledge and spontaneous popular knowledge has been resulting in a series of objects from which the research is gathering information to get as close as possible to an answer about the popularization of light- weight architecture. Methods for developing structures based on the observation of the natural formation s continuous growing process are being chased. Heading to this point, some simple devices are prepared to generate spontaneous shapes, such as soap bubbles and soap films. Those are controlled and manipulated to meet the predetermined project parameters and make possible the visualization of potential geometries for the intended object. Then, they are captured in order to obtain its curves. The combination between the captures and the results of software environment calculations make possible the parameterization of the shape as close as possible to the natural geometry. Interactions between artisanal procedures and computer work is found necessary to the obtainment and optimization of numerical calculation that define the geometry of scale models and prototypes, expanding the understanding of the object. This method is currently being experimented and the resulting objects were employed in a variety of ways. Both synclastic and anticlastic forms were obtained. The preparation of the material and their parts, as well as the assemble and disassemble of them, in use scale, were entirely con- ducted by the lab s staff, with no need of special or complex hardware.

[pt] Pontes transportáveis para uso em caso de desastres naturais são geralmente estruturas pesadas, com altos custos de fabricação e exigem mão de obra qualificada para montagem, limitando o alcance de seu uso, especialmente em locais carentes de recursos. Dessa forma, este trabalho tem como objetivo desenvolver uma solução de ponte dobrável leve, fácil de construir, transportar e montar, sendo feita, principalmente, de bambu, um material com elevada relação resistência/peso e sustentável. O trabalho discute aspectos relevantes sobre o comportamento de estruturas pantográficas existentes, bem como sobre as principais características mecânicas e físicas do bambu, especificamente da espécie Guadua Angustifolia Kunth utilizada na pesquisa. Em uma primeira etapa, a fim de se avaliar a viabilidade do material escolhido, um programa experimental incluindo ensaios de flexão, fluência e dois diferentes tipos de ensaios de compressão foi conduzido. Ensaios feitos após ciclos de imersão e secagem com o intuito de avaliar o efeito de chuvas reincidentes sobre o material também foram realizados. Ensaios para determinação de coeficiente de atrito entre cordas de nylon e o bambu também foram realizados para estabelecer parâmetros adequados para avaliação da resistência das ligações amarradas. Num segundo estágio, o projeto da estrutura é apresentado e discutido, destacando o comportamento das ligações nas fases de desdobramento, protensão e final. Por fim, análises estruturais estáticas e dinâmicas foram realizadas com auxílio de modelos computacionais para as diferentes fases de montagem, apontando para a viabilidade da ponte proposta. / [en] Transportable bridges for natural disaster relief are usually heavy, have higher fabrication costs and demand qualified professionals for assembly. These disadvantages limit the reach of their benefits, especially in places with little available resources. The objective of this work is to develop a bridge designed to be lightweight, easy-to-build, -transport and –assembly and also mainly made of bamboo, a cheap sustainable material with high strength/weight ratio. This work discusses relevant aspects regarding the mechanics of existing pantographic structures, as well as the main mechanical and physical properties of bamboo, more specifically the species Guadua Angustifolia Kunth used in this research. At first, to evaluate the viability of the chosen material, an experimental program including bending, creep and two different types of compression tests was carried out. Tests after wet-and-dry cycles, considering the possible effects of repeated rain to exposed bamboo, were also performed. Tests to determine the friction coefficient between nylon ropes and bamboo were also carried to obtain parameters necessary to assess the strength of tied bamboo joints. After that, the structural design is presented and discussed, exploring the mechanics of the proposed connections and their behavior at the deployment stage, pre-stressing stage and final stage. At last, static and dynamic structural analysis were made with numeric models to all development stages, confirming the viability of the proposed bridge.