[pt] Em este estudo, com base nos resultados do tratamento da superfície do bambu para reforço de concreto desenvolvido na PUC-Rio (Brasil), análises teóricas e experimentais foram executados na University of Cambridge e University of Bath (Inglaterra). Para melhorar o tratamento da superfície do bambu (usando resina epóxi), um programa experimental sobre 32 espécimes de Push-out foram realizadas. Tiras de bambu (para concreto armado) preparadas a partir de bambu Phyllostachys pubescens e tratados para melhorar a aderência foram utilizados, com um comprimento embutido de 20 mm. A influência do tipo de resina, tamanho do agregado (2 mm ou 4 mm), nó do bambu e os procedimentos para limpar a sua superfície foram obtidas é analisadas em curvas de aderência-deslizamento. Usando o tratamento com melhores resultados uma laje de concreto (3000 mm x 3000 mm) reforçada nas duas direções com tiras de bambu (sem armadura de cisalhamento) foi construída e testada. A laje foi testada simplesmente apoiada nos quatro lados com carga concentrada no meio. Um modelo de elementos finitos (MEF) foi criado usando SAP2000 para analisar e projetar o reforço de bambu. A carga experimental de colapso foi aproximadamente 148,39 por cento e 110,91 por cento dos valores teoricamente previstos pelo modelo numérico e pela carga máxima de punção (seguindo BS 8110 [36]) respeitabilidade. A laje apresentou alta rigidez contra a deformação antes do colapso por punção. Finalmente, para produzir um material composto avançado usando bambu para reforço de concreto, investigações experimentais do efeito do teor de umidade à temperatura ambiente e em condições de congelamento do bambu Dendrocalamus giganteus (DG) foram realizadas. Laminas de bambu com maior fração volumétrica de fibras (Vf) foram consideradas. 2250 corpos de prova de tração e compressão foram testados. A absorção de água, propriedades mecânicas das laminas de bambu e colapsos foram analisados em detalhe, e adequadas equações matemáticas foram estabelecidas. A partir dos resultados da resistência e módulo de elasticidade à tração (TMOE) da fibra de bambu DG foram estimados. Os resultados mostraram que as laminas de Dendrocalamus giganteus (DG) com maior fração volumétrica de fibras (Vf) e baixa umidade podem ser aplicadas em materiais compósitos para a construção, campo de energia (peças estruturais das hastes de turbinas eólicas), área automotiva (estruturas de carros), e aeronáutica (aviões de pequeno porte), fornecendo um novo material alternativo de baixo consumo de carbono. / [en] In this study, based on the results of bamboo surface treatment for concrete reinforcement developed at PUC-Rio (Brazil), theoretical and experimental analyses were executed at the University of Cambridge and University of Bath (England). To improve the bamboo surface treatment (using epoxy resin) an experimental program concerning 32 push-out specimens were carried out. Bamboo strips (for reinforcing concrete) prepared from Phyllostachys Pubescens bamboo and treated to enhance surface bonding were used, with a constant embedment length of 20 mm. The influence of two resins type, gravel size (2 or 4 mm), bamboo node and procedures for cleaning the surface of the bamboo on the bond–slip curves obtained are analyzed. Using the best bamboo surface treatment a full scale (3000 mm by 3000 mm) two-way spanning concrete slab reinforced with bamboo strips (without any shear reinforcement) was constructed and tested. The experimental test was simply supported along its four sides and subjected to a central concentrated load. A finite element model was created using SAP2000 to analyse and design the bamboo reinforcement. Experimental failure load was found to be approximately 148.39 per cent and 110.91 per cent of the theoretically predicted values by the numerical model and by ultimate punching shear load (following BS 8110 [36]) respectability. The slabs exhibited high stiffness against deformation prior to collapse through punching shear load. Finally, to produce an advanced bamboo composite material for concrete reinforcement, an experimental investigation of the effect of moisture content at room temperature and frozen conditions on Bamboo Dendrocalamus giganteus (DG) layers with highest fibre volume fraction (Vf) were considered. 2250 tensile and compression test specimens were tested. The absorption of water, mechanical properties of bamboo layers and failure were analyzed in detail and appropriate mathematical equations have been established. From the results the tensile strength and tensile modulus of elasticity (TMOE) of DG bamboo fibres were estimated. The results show that Dendrocalamus giganteus (DG) bamboo layers with highest fibres volume fraction (Vf) and low moisture content can be applied in composite materials for construction, energy field (structural parts of wind turbine blades), automotive field (car structures), and aviation (small aircraft) providing a new low carbon alternative material.

[pt] O bambu é um material compósito lignocelulósico natural, local, renovável e abundante, importante para o sequestro de carbono da atmosfera, caracterizado pela classificação funcional multidimensional e pela matriz consideravelmente porosa reforçada por fibras longas. Tais configurações proporcionam baixa densidade aliada a propriedades mecânicas adequadas à construção civil. Este trabalho propõe combinar aproveitamento adequado e alto desempenho, aplicando configurações diferenciadas a compósitos laminados, utilizando material proveniente de diferentes trechos da parede do colmo, de acordo com os requerimentos estruturais, de uma maneira viável para o desenvolvimento de formas complexas. Foram sistematizadas e propostas novas configurações para normas de ensaios de controle bem como procedimentos e ensaios específicos para a caracterização mecânica de lâminas, e para compósitos laminados de bambu. No intuito de quantificar e caracterizar a organização morfológica do bambu, principalmente relacionada à sua alta porosidade, foram conduzidas análises microestruturais diversas. Os dados foram correlacionados com as propriedades mecânicas obtidas experimentalmente de regiões similares. Desenvolveu-se ainda um método simplificado para estimar o teor total de vazios em lâminas baseado em ensaios de variação de umidade. Observou-se que a fração de vazios varia de acordo com uma classificação funcional e influencia, não somente na densidade do material, mas também em suas propriedades mecânicas. Os empacotamentos propostos para os laminados foram analisados em programa comercial de Elementos Finitos. / [en] Bamboo is a natural, local, renewable and abundant lignocellulosic material, important to mitigate greenhouse gases emissions. It is characterized by the multidimensional functionally graded structure and for its long fiber reinforced porous matrix. Such configurations provide the combination of low density and high mechanical properties, which are compatible with the ones of usual construction materials. Laminated bamboo composites are currently produced aiming either high productivity and complex geometry with low performance, or simple geometry for structural purposes with a very low productivity. This work proposes a protocol to combine productivity, possibility of complex geometry and high performance, by applying laminae obtained from different parts of the culm wall, regarding to the radial axis, according to the structural requirements. New configurations for standard mechanical test methods were proposed for material s compliance checking and both for laminae and laminates characterization. In parallel, aiming to quantify and morphologically characterize, mainly the bamboo porosity variation, several microstructural analyzes have been used. The results were compared with the ones obtained on the experimental mechanical characterization protocol. A simplified method to quantify bamboo porosity based on humidity variation tests has been developed and validated by the comparison with digital image processing. It has been observed that bamboo s porous volume fraction is functionally graded and has influence on the material s density as long as on its mechanical properties. The proposed laminate configuratons were analyzed on a commercial Finite Element Method software.

[pt] Neste trabalho, apresenta-se um estudo numérico e experimental sobre o comportamento estrutural de um módulo de ponte tensegrity para pedestres com materiais naturais. Inicialmente é apresentado o conceito de estruturas tensegrity, destacando-se seu surgimento e atual contexto, aplicações e estudos relacionados a este sistema estrutural. Também é apresentada a importância e os benefícios da utlização de materiais naturais na construção civil. Um projeto de ponte tensegrity para pedestres realizado previamente é selecionado como objeto de estudo. Com base em suas principais características, realiza-se um protótipo do módulo da ponte em escala 1:25. Propõe-se um método construtivo considerando técnicas ajustáveis para montagem e desmontagem. Posteriormente, um protótipo em escala de aproximadamente 1:6 é construído utilizando colmos de bambu da família Phyllostachys aurea para as estroncas e cordas de sisal para os cabos. O módulo é instrumentado e ensaiado estatica e dinamicamente a fim de avaliar a influência das perdas de pretensão por fluência e relaxação sobre o comportamento da estrutura. Os resultados obtidos dos ensaios experimentais são comparados com as previsões numéricas obtidas com auxílio de modelo computacional quanto às tensões atuantes e os modos de vibração. Através do cruzamento dos dados foi possível determinar indiretamente o nível de pretensão aplicado no módulo tensegrity e avaliar a perda de pretensão ao longo do tempo. As investigações estática e dinâmica apresentaram considerável afinidade. / [en] In this work, a theoretical and practical study of the behavior of a tensegrity based pedestrian bridge constructed with natural materials is presented. Initially it is shown the concept of tensegrity structures, highlighting its emergence and current context, applications within civil engineering and studies related to this structural system. The importance and benefits of using natural materials in civil construction are also presented. A pedestrian bridge design made using tensegrity structure is designated as study object and a prototype of the bridge s module is built in 1:25 scale. A constructive method is proposed considering deployable techniques for assembly and disassembly. Subsequently, a prototype on a 1: 6 scale is built using Phyllostachys aurea bamboo culms for the struts and sisal ropes for the cables. The module is instrumented and tested statically and dynamically in order to understand the processes of loss of prestress and creep on the structure s behavior. The results obtained from the experimental tests are compared with the numerical predictions obtained with the aid of a computational model regarding the stresses and the vibration modes. Through the crossing of the data it was possible to indirectly determine the level of prestress applied in the tensegrity module and to evaluate the loss of prestress over time. The static and dynamic investigations showed considerable affinity.

[pt] A reação de acoplamento C-C de Suzuki, desde a sua descoberta, sempre atraiu o interesse de diversos pesquisadores e encontrou aplicação em diversos campos tanto na academia como na indústria. Movidos pelos problemas ambientais que tanto preocupam nossa sociedade e pelos princípios da química verde, criados para guiar os químicos na direção de uma ciência sustentável, pesquisadores tem buscado criar catalisadores eficientes para essa reação, que consigam uma alta seletividade em condições reacionais brandas. O desenvolvimento de catalisadores heterogêneos é motivado pela sua fácil remoção do meio reacional e seu possível reuso para um elevado número de reações. Uma abordagem para criação desses catalisadores é a ancoragem de íons metálicos ou de nanopartículas (Nps) metálicas em suportes que facilitem seu manuseio, remoção e reuso. Neste trabalho foram sintetizadas nanopartículas de paládio (Nps Pd) estabilizadas por carboximetilcelulose (CMC), em cuja síntese foi utilizado o ácido L-ascórbico (AA) como agente redutor. Essas Nps foram caracterizadas por UV-VIS, FT-IR-ATR, DLS, potencial zeta, MEV e EDS. A reação de redução do 4-nitrofenol foi utilizada como teste preliminar para verificar a atividade catalítica dessas Nps e, em diferentes condições, a reação ocorreu com tempos que variaram de 3 a 10 minutos. Depois, foram empregadas três diferentes metodologias para a síntese de Nps Pd que utilizaram a CMC como agente redutor e estabilizador a fim de eliminar o uso do AA. As três Nps sintetizadas foram usadas para catalisar uma reação de acoplamento entre o ácido fenilborônico e o 4-iodofenol com rendimentos de 68-76 por cento em duas horas. As Nps que obtiveram maior rendimento foram escolhidas para dar prosseguimento ao projeto. Foram caracterizadas por UV-VIS, FT-IR-ATR, DLS, potencial zeta, MEV e EDS e foram utilizadas para catalisar mais três acoplamentos de Suzuki com rendimentos de 74 por cento a 86 por cento. Um suporte lignocelulósico, mecanicamente e termicamente resistente, feito a partir da biomassa de bambu foi funcionalizado com 1-oxil-2,2,6,6-tetrametilpiperidina (TEMPO) e caracterizado por FT-IR-ATR. Foi, então, impregnado para a imobilização de Na2PdCl4 (T_PdCl2) e das Nps Pd reduzidas e estabilizadas com CMC escolhidas (T_PdCMC_R). Os catalisadores desenvolvidos foram caracterizados por FT-IR-ATR, MEV e EDS. O catalisador T_PdCl2 foi utilizado em 4 reações seguidas com perdas de rendimento a cada reação (de 92,2 por cento até 18,4 por cento). Por ICP OES foi determinado que a quantidade de paládio lixiviada foi de 0,20 ppm na primeira reação e de 0,10 ppm nas reações seguintes. O catalisador T_PdCMC_R foi usado para a reação acoplamento entre ácido fenilborônico e 4-iodofenol e, em diferentes condições, obteve rendimentos de 35 por cento e 43 por cento. / [en] Suzuki C-C coupling reaction, since its discovery, has always attracted the interest of researchers and has found application in several fields both in academia and industry. Driven by environmental problems that concern our society so much and by the principles of green chemistry, created to guide chemists towards a sustainable science, researchers have sought to create efficient catalysts for this reaction, which achieve high selectivity in mild reaction conditions. The development of heterogeneous catalysts is motivated by its easy removal from the reaction medium and its possible reuse for a high number of reactions. One approach for creating these catalysts is to anchor metallic ions or metallic nanoparticles (Nps) in supports that facilitate their handling, removal and reuse. In this work, palladium nanoparticles (Nps Pd) reduced by ascorbic acid (AA) and stabilized by carboxymethylcellulose (CMC) were synthesized. These Nps were characterized by UV-VIS, FT-IR-ATR, DLS, zeta potential, SEM and EDS. The 4-nitrophenol reduction reaction was used as a preliminary test to verify the catalytic activity of these Nps and, under different conditions, the reaction occurred with times ranging from 3 to 10 minutes. Then, three different methodologies for the synthesis of Nps Pd using CMC as reducing and stabilizing agent were proposed in order to eliminate the use of AA. The three synthesized Nps were used to catalyze the coupling reaction between phenylboronic acid and 4-iodophenol with yields of 68-76 percent in two hours. The Nps that obtained the highest yield were chosen to be used in the next steps of the project. These Nps were characterized by UV-VIS, FT-IR-ATR, DLS, zeta potential, SEM and EDS and were used to catalyze three more Suzuki couplings with yields of 74-86 percent. A mechanically and thermally resistant lignocellulosic support, made of bamboo biomass, was functionalized with 1-oxyl-2,2,6,6-tetramethylpiperidine (TEMPO) and characterized by FT-IR-ATR. It was then impregnated for the immobilization of Na2PdCl4 (T_PdCl2) and the chosen Nps Pd reduced and stabilized by CMC (T_PdCMC_R). The developed catalysts were characterized by FT-IR-ATR, MEV and EDS. The catalyst T_PdCl2 was used in 4 reactions in a row with yield losses for each reaction (from 92.2 percent to 18.4 percent). By ICP OES it was determined that the amount of palladium leached was 0.20 ppm in the first reaction and 0.10 ppm in the following reactions. The catalyst T_PdCMC_R was used for the coupling reaction between phenylboronic acid and 4-iodophenol and, under different conditions, obtained yields of 35 percent and 43 percent.

[pt] Enquanto fonte renovável, amplamente disponível no mundo, de baixo custo e ecologicamente amigável, o bambu tem se mostrado uma alternativa promissora para alcançar um cenário mais sustentável na indústria da construção. Assim, a presente pesquisa tem como objetivo investigar o uso do bambu como reforço para estruturas de concreto, com foco no comportamento ao cisalhamento de vigas. Foram usados colmos da espécie Phyllostachys aurea como armadura longitudinal e para reforço transversal diferentes técnicas empregando materiais naturais foram testadas: fibras de sisal discreta, estribo de bambu, cordão de sisal, além de vigas sem reforços. As vigas foram submetidas a ensaio de flexão em três pontos a fim de analisar o comportamento ao cisalhamento. Além disso, técnica de Correlação de Imagem Digital (CID) foi empregada para adquirir a cinemática das fissuras e estimar as contribuições dos mecanismos de cisalhamento. Os resultados dos ensaios apontam um aumento na capacidade de carga das vigas pelo uso de diferentes materiais. Estribos de bambu aumentaram a carga última em 15,85 por cento, cordão de sisal em 12,30 por cento e fibra discreta de sisal em 1,32 por cento, destacando o impacto positivo desses artifícios na capacidade de carga. Esta pesquisa ressalta a possibilidade de substituir materiais não renováveis com alta pegada de carbono em construções de pequeno porte, especialmente em habitações populares. Isso permite promover práticas de construção sustentáveis e seguras, ao mesmo tempo em que fortalece o desenvolvimento rural e preserva recursos globais. / [en] As a renewable resource, highly available across the world, low-cost and eco-friendly material, bamboo has shown to be a promising alternative for achieving a more sustainable scenario in the construction industry. Therefore, this research aims to investigate the use of bamboo as reinforcement for concrete structures, focusing on the shear behavior of beams. Bamboo culms from the specie Phyllostachys aurea are used as longitudinal reinforcement while for shear reinforcement different techniques employing local materials are tested: discrete sisal fibers, bamboo stirrups, sisal yarn, and no shear reinforcement. The beams were subjected to three-point bending tests in order to analyze the shear behavior. Moreover, the Digital Image Correlation (DIC) technique was employed to acquire the crack kinematics and the contributions of shear mechanisms were estimated. The test results demonstrated improvements in the load-carrying capacity of the beams through the utilization of different materials. Bamboo stirrups increased the ultimate load by 15.85 percent, sisal yarn by 12.30 percent, and discrete sisal fibers by 1.32 percent, highlighting their positive impact on load-bearing capacity. This research underscores the possibility of replacing non-renewable carbon intensive materials such as steel with bamboo in low-rise buildings, particularly for social housing. Thereby it allows to promote sustainable and safe construction practices while empowering rural development and conserving global resources.

[pt] O bambu é um recurso natural, típico de regiões tropicais e subtropicais, cujas fibras vêm atraindo interesse para reforço de materiais compósitos, pelas suas excelentes propriedades mecânicas. Entretanto, como toda fibra vegetal, as fibras de bambu apresentam alto grau de higroscopicidade, inchando quando da presença de água, limitando seu uso devido à perda de durabilidade. Dessa forma, este trabalho visa estudar melhorias nas propriedades de flexão do bambu através do processo de hornificação por ciclos de molhagem e secagem, tratamento muito utilizado em polpas de madeira ou papel, que leva a reduções na capacidade de absorção e retenção de água das fibras, reduzindo seus poros e tornando sua estrutura mais enrijecida. Para isso foram investigados os efeitos de 3, 5 e 10 ciclos de molhagem e secagem sobre as propriedades físicas e comportamento mecânico (flexão e módulo de elasticidade) do bambu da espécie Moso (Phyllostachys pubescens). Com relação às propriedades físicas foram avaliadas as variações na capacidade de absorção e retenção de água do bambu ao longo dos ciclos, incluindo avaliação das variações dimensionais dos feixes vasculares ao final dos ciclos, realizada por meio de análise e processamento de imagens obtidas por microscópio estereoscópico. Ademais, o comportamento à flexão foi estudado por meio de ensaios de flexão a quatro pontos, avaliando possíveis melhorias na resistência à flexão, deflexão e módulo de elasticidade do bambu após os ciclos de molhagem e secagem, incluindo análise da influência do cisalhamento na flexão. As análises físicas demonstraram que com os ciclos ocorreu redução na capacidade de retenção de água do bambu, além de reduções na área superficial de seus feixes de fibras. Na flexão houve ganho de rigidez após os ciclos, chegando a aumentar em 70 por cento o módulo de elasticidade. / [en] Bamboo is a natural resource, typical of tropical and subtropical regions, whose fibers are attracting interest to reinforce composite materials, due to its excellent mechanical properties. However, like all plant fibers, bamboo fibers present a high degree of hygroscopicity, swelling when water is present, limiting its use due to loss of durability. Thus, this work aims to study improvements in the flexural properties of bamboo through the process of hornification by wetting and drying cycles, a treatment that is widely used in pulps of wood or paper, leading to reductions in the water absorption and retention capacity of the fibers, reducing its pores and making its structure stiffer. The effects of 3, 5 and 10 wetting and drying cycles on the physical properties and mechanical behavior (flexure and modulus of elasticity) of the Moso bamboo species (Phyllostachys pubescens) were investigated. Regarding the physical properties, the variations in the bamboo water absorption and retention capacity were evaluated along the cycles, including evaluation of the dimensional variations of the vascular bundles at the end of the cycles, performed by means of analysis and processing of images obtained by a stereoscopic microscope. In addition, the flexural behavior was studied by means of four-point flexural tests, evaluating possible improvements in flexural strength, deflection and modulus of elasticity of the bamboo after the wetting and drying cycles, including analysis of the influence of shear on flexion. The physical analyzes showed that with the cycles there was a reduction in the water retention capacity of bamboo, as well as reductions in the surface area of its fiber bundles. In flexion, there was a gain of stiffness after the cycles, increasing the modulus of elasticity by 70 per cent.

[pt] As três medidas de sobrevivência logo após a ocorrência de desastres ambientais, de acordo com a Cruz Vermelha Internacional, são: o fornecimento de alimentos, medicação e abrigo. O objetivo deste trabalho é propor uma solução sustentável para atender às famílias desabrigadas em desastres ambientais, imediatamente. Para viabilizar o provimento de abrigo num curto espaço de tempo foi desenvolvido um painel de bambu, tipo sanduíche, utilizando-se uma composição de materiais naturais como: bambu e óleo de mamona, e placas de resíduos reciclados, que não são poluentes, têm baixo custo e baixo consumo de energia. Para a montagem dos painéis foram utilizadas placas recicladas nas faces e o núcleo de bambu em estrutura alveolar que é fixado às placas através de adesivo de poliuretano vegetal, à base de óleo de mamona. O comportamento mecânico do painel sanduíche de bambu desenvolvido neste trabalho foi analisado para aplicação em edificações. Este é um estudo pioneiro, não foram encontradas referências no Brasil nem no exterior, nem estudos semelhantes. O resultado deste estudo é um abrigo modular, em que o módulo proposto é o núcleo de uma habitação que poderá ser expandida e se tornar definitiva. O abrigo é também desmontável podendo ser recolhido e transportado para outros lugares onde haja necessidade. / [en] The International Red Cross listed the three relief priorities in Environmental Disasters: food, medicine and shelter. Providing shelter allows quickly returning to normal life, and keeps families connected. Furthermore establishing the routine stimulates the reconstruction of affected areas. This work presents a quick solution aligned to concepts of sustainability, green building and waste recycling, to catch up affected families needs on environmental disasters events. In order to provide shelter in a very short time, a sandwich panel composed of a bamboo honeycomb core was developed, in a new approach of bamboo utilization, and recycled material panels glued with castor oil resin. The material used are natural and non pollutant, recycled, low-carbon, low-cost housing and low energy consumption. A sandwich panel was developed and its mechanical behavior analyzed for building applications. The main objective of this work was developing a resistant material, ecologic, sustainable, using residues, and local, ingenious and natural materials, that must be strong enough to substitute conventional materials and, at the same time economically feasible, to address emergency sheltering. As a result, a modular shelter is proposed, in which the minimum module is like a core house nevertheless it can be expanded turn in a permanent home. The shelter is also portable as it can be collected and transferred to other places, wherever needed.

[pt] A presente tese trata de técnicas de baixo custo econômico, acessíveis à população e adequadas ao emprego de materiais que possam ser utilizados em seu estado natural, com pouco beneficiamento. O bambu, a terra crua e as fibras e resinas vegetais, são basicamente os materiais utilizados. Primeiramente foram realizados e testados objetos experimentais para funcionar como elementos de vedações, de cobertura, de sobrecobertura, de proteção externa – brise-soleil e arcos estruturais. Em seguida descreve o aperfeiçoamento de processos de encapsulamento do bambu em desenvolvimento no Laboratório de Investigação Livre Desenho da PUC-Rio. Dando continuidade ao trabalho sobre essas técnicas construtivas, a partir da manipulação de uma determinada bolha de sabão, foi elaborada uma série de modelos experimentais mecânicos e virtuais para uma sala multiuso de 7,70m x 6,00m de base, com altura de 3,20m, feita de fitas de bambu, mantas de barro cru, fibras e resinas vegetais. Na geometria destes modelos, paredes e cobertura se fundem em uma superfície contínua, com duas camadas superpostas, espaçadas e interligadas, formando uma casca que se apoia em toda a extensão do seu perímetro. A seguir, foi feita uma construção em escala real em que fitas de bambu descreviam a geometria base da bolha para testarmos de maneira não instrumentalizada possibilidades de montagem e desmontagem e os índices de resistência devidos ao particular formato da bolha. Finalmente, baseado neste último experimento, são apresentadas soluções gerais inovadoras para o conforto higrotérmico em climas tropicais úmidos que substituem a estratégia da inércia térmica dos materiais espessos e pesados pela leveza de uma dupla casca estrutural que abriga câmaras de ar ventiladas em seu interior. / [en] This thesis studies low cost building techniques that are accessible to a wide range of population groups and are suitable for the use of materials in their natural state with little or no processing. The materials used are basically bamboo, raw earth and vegetable fibers and resins. First a series of tests were carried out with experimental objects to assess suitability for use as sealants, covering, outer covering and external protection – brise –soleil panels and structural arches. Following this, we describe the perfecting of the bamboo coating process in progress the Free Design Laboratory of Rio’s Catholic University. Building on these construction techniques, inspired by the manipulation of a soap bubble a series of experimental mechanical and virtual models were elaborated for a multi-use space measuring 7.7m by 6m at the base with a height of 3.2m, made of bamboo tapes, with a raw earth, fiber and resin covering. In the geometry of these models the walls and covering are a continuous surface with two layers one on another, separated but interconnected. In this way the outer wall is formed which extends over and is supported by the entire perimeter of the structure. The following step was to make a full scale construction in which bamboo tapes were used to form the geometric shape of the base of the bubble in order to do practical tests of the possibilities of assembly and disassembly of such a structure. Tests were also done on the resistance factors afforded by the singular bubble format. Finally, based on the previous experiment we present innovative solutions to the problem of hygrothermic comfort in humid tropical climates which substitute the thermal inertia strategy of thick, heavy building materials with the lightness of a double outer layer that holds ventilated air chambers between these layers.

[pt] O presente trabalho, desdobramento da pesquisa desenvolvida entre 2007 e 2009, relatada na dissertação de mestrado intitulada Design de estruturas reticuladas de bambu geradas a partir de superfícies mínimas, tem como objetivo principal a aplicação de alguns dos modelos de estruturas de cobertura desenvolvidos pelo LILD (Laboratório de Investigação em Livre Desenho), em escala e contexto real para uso comunitário. Isso ocorre através do ensino de técnicas simples e de baixo impacto ambiental, em processos de construção coletiva utilizando materiais e mão de obra locais. Por meio da elaboração de desenhos, modelos físicos reduzidos e da prática construtiva coletiva em si, obtém-se uma dinâmica de troca de saberes entre mestres e aprendizes, onde o conhecimento flui de maneira multidirecional, se retroalimenta. O aprendizado obtido fica evidente em dois momentos: no desenvolvimento das estruturas em laboratório, pois ampliam o repertório de unidades estruturais do LILD, e na construção das mesmas fora dos muros da universidade, pois trazem resultados reais tanto sobre os saberes trocados entre os envolvidos quanto à ação do meio físico e social sobre o experimento. / [en] The present work, unfolding of the research developed between 2007 and 2009, reported in the master dissertation entitled Design of bamboo frame structures generated from minimal surfaces, has as main objective the implementation of models of roof structures developed by LILD (Laboratory Research in Free Design) on a scale and real context for community use. It happens by teaching simple and low environmental impact techniques in processes of collective construction using local materials and labor. Through the development of drawings, reduced physical models and collective constructive practice itself, we can get a dynamic exchange of knowledge between teachers and learners in which knowledge flows multidirectional way, feeds itself. The knowledge gained is evident in two phases: in the development of structures in the laboratory, it expands the repertoire of structural units of the LILD, and building them outside the walls of the university, because they bring real results both on the knowledge exchanged between those involved as the action of the physical and social environment on them.

[pt] O uso de materiais sustentáveis e os resultados das pesquisas sobre energias renováveis têm sido aplicados nas obras civis que buscam estar à vanguarda no fornecimento de sistemas construtivos novos, leves, resistentes e de baixo custo. Dentre estes materiais, o bambu é uma solução que apresenta características químicas, físicas e mecânicas compatíveis e em muitos aspectos superiores em comparação com os materiais industrializados. Pesquisas desenvolvidas no Departamento de Engenharia Civil da PUC-Rio, desde 1979, fornecem dados de caracterização do bambu como material de construção, porém estudos mais aprofundados sobre seu desempenho estrutural se fazem necessários. Neste trabalho procura-se avaliar o comportamento de uma estrutura de pórtico plano em modelo reduzido sob carregamento estático e dinâmico. Os resultados se comparam com os de um modelo reduzido em aço. O bambu ensaiado é da espécie Phyllostachys aurea, que foi estudado na PUC–Rio anteriormente. Os dados coletados em relação às propriedades físicas, mecânicas e dinâmicas se verificam usando as normas ISO-22157-1 e ISO/TR 22157-2 que existem para estabelecer as propriedades físicas e mecânicas sujeitas à carga estática. Nos pórticos de modelos reduzidos é aplicada as cargas estáticas vertical e lateral para avaliar a resposta no regime elástico e plástico, e assim, comparar ao comportamento dos materiais segundo suas propriedades, como à deformação permanente e o comportamento rígido-plástico. Na análise dinâmica, realizam-se ensaios de vibração livre aplicando deslocamento inicial, para identificar os parâmetros modais estruturais que correspondem aos valores de amortecimento coeficiente de amortecimento (igual) 1,5 por cento e coeficiente de amortecimento (igual) 2,3 por cento e frequência natural de 13 Hz e 35 Hz, em segmentos de bambu e nos modelos de pórtico respectivamente. / [en] The use of green and ecological materials in addition to the renewable energy in civil engineering are leading provider of new building systems, lightweight, durable and inexpensive are reality at the present time. Among these materials, bamboo is a solution that has some chemical, physical and mechanical properties compatible and in many cases even superior in comparison with industrialized materials. Studies carried out in the Department of Civil Engineering of PUC-Rio, since 1979, generated technical data concerning the chemical, physical and mechanical characterization of bamboo as a building material. Further studies on its structural performance in different forms and geometry are needed for establishing the method of calculation of bamboo structures. This study presents the results of an investigation for the evaluation of the behavior of a plane frame structure subjected to lateral and vertical static and only lateral dynamic loading. This work is the first investigation on the dynamic behavior of the bamboo frame, in the available technical literature. To achieve this objective and to compare the obtained results with those of a steel model, bamboo plane frame of the same scale using the species Phyllostachys aurea, was prepared. The physical and mechanical properties of the bamboo were established using ISO-22157-1, ISO/TR22157-2 recommendations for static load. In the plane frame models a static load is applied to evaluate the response in the elastic and plastic regime. In turn the obtained data are compared with those of steel plane frame. In dynamic analysis, free vibration tests were performed in bamboo segments and plane models frame applying initial displacement. The values of damping damping coefficient (equal) 1,5 percent and damping coefficient (equal) 2,3 percent and the natural frequencies of 13 Hz and 35 Hz for the segment and the bamboo portal frame models respectively were obtained.