Ecologia Urbana

Blog da disciplina de ecologia urbana, do 5º ano da Faculdade de Arquitectura da Universidade do Porto, docência do Professor Doutor Jacinto Rodrigues

27.3.07

Como construir um Domo

“BUILDING WITH BAGS, How we made our experimental earthbag/papercrete house serviu de base a esta espécie de guia de como construir uma casa recorrendo quase exclusivamente a sacos de areia. A descrição que se segue pretende passo a passo explicar como foi construído o primeiro edifício recorrendo a este tipo de material, que posteriormente foi apelidado de “Riceland” devido ao nome impresso nos sacos de arroz que foram usados para o construir.

Este edifício que funciona neste caso como um protótipo podia servir como um modelo para abrigos de emergência, cabines, estúdios, arrumos de jardim, etc. Para além da rapidez com que este pode ser executado funciona também muito bem em áreas sujeitas a terramotos, sismos, ventos e até mesmo furacões. Poderia ser usada em áreas devastadas pelos elementos naturais ou por grandes catástrofes, como no Paquistão, Turquia, Irão, Indonésia, Índia, Sri Lanka…



PROCESSO DE CONSTRUÇÃO

Nivelar o local
Em primeiro lugar é necessário seleccionar um local para a implantação do edifício que seja acima de tudo bem drenado e que não seja propício à recolecção de águas residuais e pluviais. Após a escolha do local é necessário marcar o centro a partir do qual se irá efectuar o desenho do edifício, que neste caso será de planta circular com um diâmetro interior de aproximadamente 4,5 metros. Usando uma corda que se encontra presa à estaca que foi utilizada para a marcação do centro da casa, marcamos uma área de aproximadamente 5 metros em torno dessa mesma estaca, perímetro esse que irá posteriormente ser limpo e nivelado.

Escavar uma vala no perímetro da construção
Em áreas onde não haja uma correcta drenagem por parte do solo das águas pluviais torna-se importante criar uma fundação em torno do domo de modo a tornar mais sólida a estrutura evitando assim que a água por acção de capilaridade afecte os sacos de terra comprometendo assim a solidez de toda a estrutura. Utilizando a estaca que se encontra no centro do edifício, faz-se a marcação de um círculo interior com um raio de 2,25 metros e um círculo exterior com um raio de 2,5 metros (dependendo da largura dos sacos utilizados). Nesta fase é também importante marcar a localização da entrada deixando espaço suficiente para a porta e para a sua estrutura de suporte. De salientar que a entrada deverá possuir um reforço estrutural devido ao risco de colapso da estrutura devido ao tamanho do rasgo que corresponde à porta de entrada.

Preenchimento da vala de perímetro com pedras
Após a escavação da área em torno das paredes do domo é necessário preencher essa mesma trincheira com um qualquer material estruturalmente resistente, neste caso a pedra. Contudo caso não exista este material nas redondezas este pode ser substituído por pequenas pedras, gravilha ou até mesmo por fragmentos de blocos de cimento. Dependendo da qualidade dos solos e caso se verifique que este não é a melhor poderá ser necessária revestir as paredes das fundações com um qualquer material de apoio secundário como é o caso de redes de arame ou até mesmo de mantas geotêxteis.

Como preencher a trincheira?
O enchimento desta vala de perímetro do edifício depende de inúmeros factores que se prendem exclusivamente com as características do solo em que estamos a implantar o nosso edifício. Dependo da actividade sísmica e até mesmo do grau de pluviosidade da zona poderá ser necessário a elaboração de uma fundação que se eleve acima da cota base. Contudo na maioria dos solos não será necessário que essa fundação se eleve podendo então a primeira fila de sacos de terra ser colocada ao nível do solo circundante à construção.

Que tipo de sacos utilizar?
Neste caso foram utilizados sacos de arroz de 22kg, sacos esses que não são mais do que desperdício das companhias de arroz devido a erros de impressão ou na sua manufactura. Se formos utilizar um material como a areia ou a terra para o enchimento dos sacos é necessário que esses mesmos sacos sejam de um material resistente com o polietileno, pois irá durar muito mais do que os materiais correntes de que são constituídos os sacos de arroz e não se irá deteriorar quando se encontrar sob pressão dos outros sacos. Caso os sacos de arroz sejam preenchidos com outros tipos de materiais como o adobe não é necessário que esses sacos sejam de um material tão resistente como o polietileno, porque quando a parede se encontrar montada a resistência do saco deixará de ser o mais importante. Os sacos de 22kg serão os mais correctos para a maior parte das aplicações, a parede terá uma largura de aproximadamente 40 cm após ter sido executado o revestimento exterior e interior. Se possuirmos sacos mais largos estes poderão ser utilizados na base do edifício e se possuirmos também sacos mais pequenos estes podem ser utilizados na estrutura perto do topo devido à menor carga a que estarão sujeitos. Poderia ser possível também comprar tubos contínuos de polietileno contudo está opção não só seria mais cara do que o uso dos simples sacos de arroz mas também torna-se muito mais difícil a montagem da parede visto estes tubos serem muito mais pesados do que os sacos de arroz para além do facto de que já se provou serem muito mais instáveis em termos estruturais em comparação com os tradicionais sacos.

Preenchimento dos sacos
Neste momento os sacos poderão então ser enchidos com o tipo de material que tivermos escolhido para o efeito. Neste caso específico foi utilizado uma rocha local vulcânica fragmentada apelidada de “scoria” devido às suas propriedades térmicas e acústicas e ao seu reduzido peso. Caso não seja possível recorrer a este tipo de material ou se o clima da zona onde irá ser construído o domo ser algo agreste ou até mesmo se não for para uso humano poderá ser possível também utilizar o solo local para encher estes mesmos sacos devido ao facto de que os solos habitualmente não funcionam como um bom isolante térmico e acústico. O saco de arroz é enchido na vertical e possui no seu extremo superior uma espécie de funil, funil esse que não é mais do que parte de uma simples lata de ração para galinha. Ao preencher os sacos de arroz é necessário deixar um espaço livre de aproximadamente 20/25 cm no extremo superior do saco para que seja possível dobrar esse mesmo topo quando o saco for colocado em posição na parede de modo a selar o seu conteúdo. Nas primeiras filas de sacos foram utilizados 2 sacos (um colocado dentro de outro) de modo a proteger os sacos de ruptura ou de qualquer rocha mais afiada que comprometesse a integridade estrutural do edifício.

Colocação dos sacos
Usando a trincheira previamente escavada como guia, procedemos agora à colocação da primeira fila de sacos sobre a fundação em rocha. È importante colocar com cuidado cada saco de modo a que a aba do saco fique automaticamente coberta aquando da colocação do saco seguinte, de modo a permitir a selagem completamente de todos os sacos de terra. De salientar que para tornar esta estrutura ainda mais forte poderá ser deixado debaixo de cada saco um pedaço de corda com aproximadamente 1,5 metros de modo a atar-se duas filas de sacos à vez.

Compactação dos sacos
Uma vez colocada a primeira fila de sacos de terra, esta deverá ser prensada utilizando um ferro pesado de modo a tornar o material que preenche os sacos o mais compacto possível, de modo a que as paredes da domo não sofram nenhum abatimento à medida que as vamos construindo. Neste caso foram utilizados uma variedade de métodos desde o simples saltar em cima dos sacos com os pés até à construção de utensílios caseiros. Um dos melhores métodos é o representado na figura, um maço de ferro com o qual se vai compactando os sacos. Este maço é muito pesado e torna-se difícil o seu uso por parte de qualquer um todavia o seu grande peso e o facto de possuir uma base muito larga quase do tamanho do próprio saco de arroz faz dele um óptimo utensílio para esta operação.

Colocação do arame farpado
A medida que vamos colocando as diversas filas de sacos de terra torna-se importante a colocação de duas filas de arame farpado espaçadas das bordas desses mesmos sacos aproximadamente 10 cm. Este arame farpado pode ser colocado no lugar utilizando tijolos cerâmicos ou até mesmo pedras até que a próxima fila de sacos de terra seja colocada. O arame farpado tem duas funções principais: 1) ajuda a manter os sacos unidos entre si, 2) ajuda a resistir à tendência natural da parede de se expandir para fora devido ao peso colocado sobre ela. Este arame farpado deve ser colocado entre cada fila de sacos de terra à medida que a parede vai crescendo.

Acrescentar mais filas de sacos de terra
As primeiras filas de sacos de terra irão ser colocadas basicamente numa posição vertical umas por cima das outras. Os sacos deverão ser colocados como se se tratasse de um tijolo normal de construção à medida que a parede vai crescendo; deverá ser utilizado um método de assentamento de junta contra fiada. Este método de construção da parede torna-a estruturalmente muito mais resistente. De salientar também que os cordões com 1,5 metros previamente deixados por baixo dos primeiros sacos foram agora atados por cima destes após a colocação de duas filas, tornando assim a estrutural resistente não só a impulsos verticais mas também resistente a impulsos horizontais.

Medição para a colocação dos sacos
Uma forma simples de ir construindo a parede de uma forma estável é utilizando uma vara com o comprimento exacto do diâmetro interno (aproximadamente 4,5 metros) e que funciona como guia. Ao colocarmos esta mesma vara na parte inferior do perímetro e posteriormente subi-la na vertical não esquecendo de a passar pelo próprio centro do edifício, teremos então o desenho do arco que irá corresponder à forma do domo. Este esquema para a montagem do domo resulta até ao nível do piso 1 (aproximadamente 2,5 metros, mas posteriormente a parte superior do domo deverá ser executada recorrendo a uma forma cónica utilizando para isso uma inclinação para as águas entre 30º até a um máximo de 60º. Para a execução deste cone poderemos recorrer uma espécie de tripé de modo a auxiliar a colocação de todos os sacos de terra até que a estrutura se encontre completamente pronta. Utilizar este sistema permite assegurarmo-nos de que nenhum saco irá cair abruptamente durante a montagem da cobertura pondo toda a estrutura em risco e possibilita ainda o aumento do pé-direito na área central do domo.

Colunas da entrada
De maneira a estabilizar a entrada para o domo, é necessário criar duas colunas maciças que consigam não só suportar o próprio peso da estrutura mas também o arco que servirá de auxílio para a entrada. No caso em estudo recorreu-se a uma duplicação dos sacos de terra como demonstrado na figura. Estes sacos de terra ao contrário dos que são utilizados na edificação das paredes são completamente cheios e possuem ambas as abas cosidas de modo a não rasgarem sob a pressão da própria estrutura do domo. Estes sacos que correspondem à estrutura da porta são dispostos de forma encadeada de modo a reforçar a entrada.

Estrutura para a porta
O método aqui empregue é um de vários possíveis para efectuar o correcto escoramento da estrutura para a porta e não é mais do que uma simples trave em madeira que é colocada entre os sacos e que possui depois escoras metálicas para melhor reforço da estrutura de madeira. Após a colocação desta estrutura secundária procede-se então à colocação da estrutura que irá suportar realmente a porta e que é aparafusada a esta primeira estrutura e apertada contra os sacos de terra. Outro método possível para o suporte da porta passa por inserir um maior pedaço de madeira entre todos os sacos permitindo assim o reforço da porta ou até mesmo inserir uma placa de contraplacado com vários pregos de modo a estes fixarem-se aos sacos de areia permitindo depois então suportar a estrutura da porta.

Fusão da parede com a estrutura da porta
À medida que a coluna de suporte da porta e a parede vão sendo erguidas estes dois elementos têm tendência para começarem a se unir. Devido à curva natural da estrutura da parede no sentido do centro do domo, estes dois elementos distintos terão tendência para se fundir numa única forma. Ao compararmos as fotografias da montagem da estrutura da porta no seu início e aquando da sua conclusão reparamos facilmente que a coluna vai sendo absolvida pela própria parede diminuindo assim o seu tamanho à medida que vai crescendo. Quando atingir o ponto necessário para a altura da própria porta a coluna deixará de ser erigida pois então dará lugar a um arco, arco esse que irá sustentar todo o peso da estrutura que se encontra respectivamente por cima dele.

União da estrutura da porta Como se pode comprovar pela fotografia aqui colocada após a construção da coluna de suporte da porta teremos então de colocar a estrutura de madeira exterior na qual irá então encaixar a porta. Como referido anteriormente, foram deixados vários grampos de metal que agora serão aparafusados a esta nova estrutura de madeira a qual irá receber posteriormente a porta. Após esta estrutura estar convenientemente apertada poderemos retirar o grampo de metal excessivo ficando apenas a estrutura de madeira à vista.

Estrutura das janelas No caso em estudo para a construção das janelas foram usadas peças de metal que são normalmente empregues na execução de sarjetas, contudo inúmeros outros materiais poderiam ser usados desde que a sua resistência e abertura sejam equivalentes às do material aqui usado. A vantagem destas tampas de sarjeta prende-se com o seu custo reduzido e com a variedade de tamanhos disponíveis no mercado. A sua colocação no local é extremamente fácil e estas podem ser colocadas em qualquer local da parede, para isso basta acomodar convenientemente estas tampas de sarjeta e ir colocando sacos de terra à sua volta. Poderá ser necessário utilizar uma estrutura de apoio para a sua colocação no sítio respectivo devido à própria inclinação da parede e até que esta esteja completamente construída em volta destes mesmos elementos metálicos. Estas tampas deverão então ser colocadas de acordo com a própria inclinação da parede daí o facto de poder ser necessário recorrer a uma estrutura de apoio durante a construção do resto da parede. Nesta mesma fotografia é também possível reparar no toldo azul na base do domo e que serve de protecção à exposição da luz ultra violeta do sol durante o processo de construção. É necessário durante todo este processo manter os sacos protegidos da luz directa do sol de modo a que não se verifique a degradação destes.

Estrutura da porta
A estrutura da porta não é mais do que um simples caixilho em madeira com uma dimensão de 4cm por 15cm que posteriormente irá acomodar a porta de entrada para o domo, esta porta poderá ser construída em madeira ou até mesmo em metal. De salientar que a peça de madeira de remate superior poderá ser de dimensão um pouco superior 6cm por 15cm de modo a suportar melhor a carga a que estará sujeita. No caso em estudo a entrada irá ser suportada por um arco composto por sacos de terra contudo se fosse o pretendido este arco poderia não ser empregue, contudo para compensar a falta deste elemento estrutural toda a armação da porta deveria de ser reforçada de modo a não colapsar sob o peso de toda a estrutura.

Montagem do arco
O arco usado no caso em estudo foi concebido utilizando duas placas de contraplacado cortadas com a dimensão pretendida para o arco. Estas mesmas placas são unidas entre si utilizando para tal peças de madeira de dimensão mais pequena 4cm por 10cm e possuem um comprimento correspondente à largura de um saco de terra completamente cheio. Esta estrutura em madeira foi posteriormente elevada e colocada no cimo da estrutura da porta. Se algum espaço livre existir entre a estrutura da porta e a estrutura do arco tal facto poderá ser posteriormente corrigido aquando do retirar desta mesma estrutura em madeira do arco. Esta estrutura devido à sua composição e ao próprio material de montagem do domo faz com que esta possa ser utilizado inúmeras vezes desde que o arco possua a mesma dimensão. De salientar uma vez mais que toda a parede vai sendo tapada com um toldo de modo a proteger os sacos de terra da acção do sol.

Colocação dos sacos sobre a forma Os sacos utilizados para a montagem do arco deverão ser completamente cheios de terra e deverão ser cosidos em ambas as abas à semelhança dos sacos utilizados na montagem das colunas de suporte da porta. Os sacos deverão ser colocados sob a estrutura de madeira do arco de modo a que desenhem uma espécie de semi-círculo que abra no seu sentido exterior e estes mesmos sacos deverão ser correctamente prensados para a colocação no sítio. Após a colocação dos sacos de um dos lados do arco deveremos proceder de forma simétrica no lado oposto do arco. Quando chegarmos ao topo da estrutura de madeira torna-se mais complicado a colocação destes últimos sacos no lugar respectivo e poderá ser necessário recorrer a estruturas de apoio como calços para colocar estes sacos no sítio certo. É muito importante nesta fase não retirar a estrutura de madeira que suporta o arco até que toda a parede do domo cubra totalmente o arco pois corremos o risco de toda a estrutura colapsar.

Colocação da estrutura do sótão
Quando finalmente chegarmos à altura pretendida para a construção do tecto do 1.º piso é altura então de construir uma espécie de reticulado de madeira que conforme a estrutura de apoio deste mesmo piso. Esta estrutura de madeira pode ser colocada directamente sob a parede de sacos de terra e correctamente nivelada bastando para isso recorrer a pequenos calços de suporte. A estrutura de madeira de suporte do piso 1 foi concebida utilizando troncos com uma dimensão de 4cm por 20 cm, contudo troncos de menor dimensão poderiam também ter sido utilizados. Esta estrutura de madeira poderá ser presa à parede de sacos de terra com uma estrutura secundária em grampos de metal reforçando assim toda a estrutura e aumentado a própria segurança do domo.

Completar o topo do domo
À medida que nos vamos aproximando da conclusão do topo do domo, é então necessário encher com menos terra todos os sacos e dobrar a aba destes para que estes se adaptem ao ângulo cada vez mais reduzido da secção do cone. Este ângulo é facilmente conseguido sendo necessário para tal moldar o saco de forma a atingir a forma pretendida. Quando trabalhamos perto do topo do cone torna-se mesmo possível escalar o domo como se se tratasse de uma pequena montanha devido à grande resistência estrutural que o edifício apresenta já. De salientar uma vez mais que toda a estrutura deverá ser sempre correctamente protegida da acção do sol sob o risco de comprometer a integridade dos sacos e do seu conteúdo devido ao facto de ainda não termos revestido o exterior do domo.

Colocação dos sacos finais À medida que o cone vai crescendo os anéis compostos pelos sacos de terra vão-se tornando cada vez mais pequenos até que será apenas necessário um último saco para completar a estrutura do domo. A fotografia aqui empregue não é mais do que uma vista interior direccionado para o topo do domo. Se necessário é possível colocar neste ponto um ventilador para fazer uma mais correcta ventilação do domo. A colocação de um ventilador no topo da estrutura não importa grandes considerações, sendo apenas necessário mover um pouco os sacos de terra do topo para arranjar espaço para esta estrutura. No caso em estudo foi utilizado um tubo plástico de PVC com um diâmetro que pode variar entre os 15cm e os 20 cm, tubo esse ao qual posteriormente poderá ser anexado um extractor/ventilador.

Retirar a estrutura de apoio do arco
Só após a colocação de todos os sacos de terra que formam a estrutura é que poderemos finalmente retirar toda a estrutura de madeira que servia de apoio ao arco de entrada do domo. Como mencionado anteriormente a operação de retirar o arco de apoio poderá ser facilitada desde que na altura da sua colocação no lugar se tiver usado pequenas cunhas de madeira. Nesta fase essas mesmas cunhas podem ser facilmente retirados do local onde se encontravam o que irá permitir retirar muito mais facilmente a estrutura que compunha o arco sendo necessário apenas empurrar ligeiramente esta estrutura de madeira.

Aplicação do revestimento exterior
Após a colocação de todos os sacos de terra no devido lugar terá lugar então a fase final da montagem do domo: colocação do revestimento exterior sobre os sacos de terra. Esta operação poderia ter sido executada aos poucos durante a montagem da parede contudo torna-se muito mais fácil esperar até que todo o trabalho de colocação dos sacos esteja pronto e então só no final executar todo o revestimento ao mesmo tempo. No caso em estudo foi experimentado uma espécie de pasta de papel alterada, que não é mais do que simples papel reciclado ao qual foi adicionado cimento e areia. Este tipo de material funcionou muito bem no caso em estudo contudo outro tipo de material poderia também ter sido experimentado desde que funcione como isolante térmico e acústico. Esta pasta de papel alterada ajuda a melhorar as propriedades térmicas da parede de sacos de terra que já de si é muito boa. Outros materiais tais como o estuque ou até mesmo o barro poderia ter sido utilizado contudo após vários ensaios os autores deste domo chegaram à conclusão de que esta pasta de papel alterada seria a melhor solução. A pasta de papel alterada não necessita de mais nenhum outro elemento estrutural pois esta une-se de forma razoavelmente boa aos sacos de cimento enquanto que outros materiais a utilizar teriam que ser reforçados através de malhas armadas.

Aplicação do revestimento em torno das janelas
A aplicação da pasta de papel alterada apesar de extremamente fácil requer cuidado em algumas zonas muito particulares do domo: uma delas é a área em torno das janelas. Como se constata pela imagem a pasta de papel deverá numa primeira fase ser aplicada em torno da janela previamente à instalação do vidro. Nesta mesma imagem é possível também reparar nos remates em madeira do sobrado do piso 1 que atravessam a parede de sacos de terra e que serão agora então recobertos com esta mesma pasta de papel alterada. No recobrimento destas peças de madeira é sempre necessário utilizar um material selante destes mesmos topos de madeira de modo a que não haja demasiada absorção de água por parte da madeira o que poderá levar à pasta de papel poder vir a fissurar com o tempo.

Ajuste dos vidros
Com a pasta de papel ainda molhada é altura então de colocar o vidro que foi escolhido sobre a janela e recorrendo a um marcador ou a uma pequena peça de madeira contornar o perímetro desse mesmo vidro marcando assim na pasta de papel a localização e a dimensão correcta deste. O vidro aqui empregue pode ser obtido em qualquer vidraceiro e não necessita de ser um vidro muito bom; neste caso não é mais do que simples sobras que tinham sido mal cortadas e que já ninguém mais queria. Para melhorar o isolamento e o comportamento térmico das janelas foram aqui usadas duas camadas de vidro que se encontravam separadas entre si ligeiramente devido ao facto de a pasta de papel ter entrado no espaço entre as duas camadas de vidro formando assim uma caixa de ar o que ajudou a melhorar o comportamento térmico da própria janela.

Preparar a pasta de papel para aceitar o vidro
Usando então agora uma cunha de madeira chegou a altura de remover toda a pasta de papel que se colocou a mais e que tem que ser retirada para a colocação do vidro na cavidade correspondente. Este processo é apenas conseguido após várias tentativas visto ser necessário que o vidro fique bem colocado. Após retirar toda a pasta de papel em excesso poderemos agora deixá-la secar de maneira a que o encaixe onde será acoplado o vidro tenha uma base sólida onde possa repousar. No caso em estudo todo o domo foi revestido com duas camadas de pasta de papel. Uma primeira camada foi aplicada e foi sobre esta que se fez o recorte para todas as janelas e restantes vãos. Após esta primeira camada de pasta de papel se encontrar convenientemente seca e após a colocação do vidro procede-se então à colocação da segunda camada de revestimento exterior e que em certos pontos se irá sobrepor ao próprio vidro de modo a fazer uma correcta impermeabilização dos vãos.

Finalização da 1.ª camada de pasta de papel
Após o remate da pasta de papel nas janelas e nos restantes vãos resta apenas concluir a cobertura do domo utilizando para isso esta mesma pasta de papel alterada.

Ventilação e finalização das janelas
Na imagem em anexo poderemos analisar uma das estruturas que foi colocada: a chaminé de ventilação que não é mais do que um simples tubo metálico ao qual foi acoplado um ventilador de modo a que a água da chuva não entre no domo. Nesta mesma imagem salienta-se outro pormenor muito importante: o desenho final das janelas e da maneira como a pasta de papel recobre a parta superior do vidro, para que durante fortes chuvadas não se corra o risco de infiltrações no domo. Para além da ventilação no topo do domo outras ventilações secundárias podem ser empregues em alturas diferentes sendo necessário apenas que durante o processo de construção estas sejam colocadas a tempo.

Completar o domo
A construção do domo aqui demonstrada e apelidado de “Riceland” devido ao nome dos sacos de arroz que componham a estrutura começou durante o Verão e por alturas do Inverno a estrutura estava já completamente pronta permitindo assim o seu usufruto.

Acrescentar cor
Uma camada final de tinta poderá ser aplicada se for esse o acabamento final pretendido. Esta camada de tinta poderá ser aplicada normalmente apenas através da pintura da pasta de papel alterada ou até mesmo através da aplicação de um estuque colorido. Neste caso em estudo foi aplicada uma camada de tinta natural combinada com um reforço de látex de modo a tornar toda a estrutura mais impermeável.