Structure

Earthship vol1 - tradução coletiva
Michael Reynolds

Earthship vol1 - tradução coletiva
Design	Structure	Materials

4. ESTRUTURA

O esqueleto da nave

Economia e acessibilidade a construtores não-profissionais são fatores determinantes para a estrutura de uma Earthship. Este capítulo apresentará a integridade da estrutura simples dos protótipos das Earthships existentes através de diagramas, fotografias e desenhos tridimensionais. Este sistema estrutural será tanto desenhado quanto explicado de forma a ser compreensível a um construtor não-profissional.

A estrutura das construções

Para que se possa compreender a estrutura da Earthship é necessário uma explicação geral do conceito de construções estruturais.

As construções devem ser capazes de suportar peso ou carga. Existem dois tipos de cargas, as cargas inoperantes e as cargas vivas. A carga inoperante é o próprio peso do edifício, que é causado pela gravidade. Da mesma forma como os nossos esqueletos precisam ser capazes de suportar o peso de nossos corpos, a estrutura de uma construção tem que ser capaz de suportar o peso de seu teto. Já a carga viva é o peso de coisas mais temporárias e variáveis como neve, pessoas e mobiliário, algo semelhante ao que seria, para nossos esqueletos, a capacidade de suportar as roupas que vestimos e os objetos que carregamos.

A carga total de uma estrutura é a combinação desses dois tipos de cargas, sendo normalmente expressa em pounds per square foots*****. A função da estrutura de um edifício é organizar, transferir e distribuir essas cargas para o solo.

Isto pode ser feito basicamente de duas formas. As cargas ao longo de uma zona podem ser reunidas em um ponto, ou uma coluna, para serem, então, transferidas para a fundação abaixo. A fundação é muito mais larga que a coluna e serve para dispersar a carga pelo solo ao redor.

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Essas cargas são chamadas de cargas pontuais por concentrarem cargas intensas em alguns poucos pontos. Existe maior possibilidade de movimento e assentamento aonde ocorrem as cargas pontuais. Em geral, as cargas pontuais precisam ser analisadas por um arquiteto ou um engenheiro. Elas são evitadas no design das Earthships.

A segunda maneira seria distribuir as cargas linearmente, ou seja, uma bearing wall****. Assim como em uma coluna, as cargas são transferidas para a fundação abaixo através da parede. A diferença é que a carga em qualquer ponto da parede será muito menor que a carga sobre uma coluna. Bearing walls são paredes estruturais que atuam como unidades contínuas, distribuindo as cargas ao longo de toda a parede.

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A carga na parede é distribuída de forma mais uniforme para a fundação, dispersando as cargas sobre uma área maior ao entrar em contato com o solo. Isto tem como resultado menos tensão sobre os elementos estruturais e uma redução geral da pressão sobre a fundação, uma vez que a distribuição da carga já é parcialmente realizada pelas próprias paredes.

O conceito estrutural da Earthship

Assim como o conceito do design térmico, o conceito estrutural também é baseado no módulo em U. Um "U" pode ser estruturado de forma independente para, então, ser reproduzido indefinidamente.

Os materiais e os métodos de construção mais convencionais fazem muito pouco para levarem em conta os fenômenos naturais da Terra e sua relativa fluidez. As estruturas são projetadas em si mesmas e desde si mesmas, sendo de aí colocadas sobre o solo. Na maioria dos casos são necessárias fundações enormes para distribuir as poucas e grandes cargas pelo solo.

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Muitas vezes, a Terra, bastante fluida em relação ao concreto, desloca-se, estabiliza-se ou até mesmo se move ligeiramente. Isso pode ocasionar grandes rachaduras estruturais no trabalho em concreto onde cargas intensas estejam concentradas. Para evitar que aconteça tem-se elevados custos, além da necessidade de um engenheiro para construir estruturas com junçöes de expansão e reforços de aço para que possa resistir à tendência da Terra de se mover. Isso se torna ainda mais complexo pela tendência dos próprios materiais de expandirem-se e constrairem-se - veja termodinâmica, Capítulo 2.

Pelo contrário, as Earthships são projetadas para se unirem à Terra ao invés de resistirem a ela. A estrutura, em grande parte constituída de terra, baseia-se em uma ampla distribuição de cargas, de modo que, quando todas essas cargas atingem o solo, elas são insignificantes em magnitude. Uma Earthship de fato "flutua" na terra, o que resulta em uma estrutura bastante flexível com a capacidade de de mover com a Terra.

As construções convencionais se localizam sobre a terra; as Earthship são de terra.

As bearing walls de massa em U são suas próprias fundações.

Nós discutimos anteriormente a necessidade de se envolver os cômodos em paredes maciças afim de que o calor seja armazenado. Como nós já temos estas paredes maciças , nós as utilizaremos para sustentar o teto também. Elas atuarão como bearing walls e como paredes de massa.

As bearing walls convencionais de um cômodo do tamanho de um módulo de uma Earthship têm normalmente 20 cm de espessura****, necessitando de uma fundação de 1'-4 de largura para distribuir as cargas ao longo do solo aonde esteja localizado. As paredes maciças da Earthship tem 2'-8 de espessura, sendo já largas o suficiente para distribuir essa carga de forma mais uniforme que os métodos convencionais. As paredes de Earthship são por si só mais largas que a fundação exigida para uma parede deste tipo.

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Por isso que as bearing walls maciças da Earthship são também suas fundações. O módulo está realmente flutuando com a Terra.

Nós conseguimos ter, através do mesmo formato, massa térmica, structural bearing e fundações.. O formato é em sua grande parte terra envolvida por borracha (como veremos nos próximos capítulos). O resultado é uma estrutura maciça, durável e flexível, capaz de controlar as cargas sísmicas geradas por terremotos. Estruturas frágeis e intensamente carregadas estão muito mais vulneráveis a terremotos que aquelas com design flexível e amplamente distributivos.

Uma vez que a maioria das construções não são envolvidas em terra, as fundações precisam ser bem abaixo do restante da estrutura para que fique abaixo da linha de congelamento****.

Isto é necessário para proteger as fundações do movimento de congelamento e descongelamento do solo, o que quer dizer que a base da fundação deve estar abaixo do ponto mais profundo aonde o solo irá congelar. Estas profundidades variam de região para região. Como as Earthships estão enterradas no perímetro****, a base das paredes de massa ficarão bem abaixo da linha de congelamento, não havendo, assim, perigo de movimentação térmica.

ilustração p.67a

Apesar de a parede norte*** nos fundos do U não ser essencial na sustentação do teto, esta sim o é na contenção do peso gerado pelo enterramento. Esta capacidade de retenção da terra aumenta quando a parede é arqueada. Este arco deve ter um mínimo de 12**** de profundidade, podendo ser tão arredondado quando um semi-círculo.

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O enquadramento do teto

A estrutura do teto é feita com vigas postas na direção leste-oeste**** de modo que as cargas sejam transferidas diretamente para as bearing walls maciças. Isto faz com que as cargas sejam distribuidas em pequenas quantidades ao longo das paredes largas e maciças.

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Nós conseguimos ter, através do mesmo formato, massa térmica, structural bearing e fundações.

As cargas pontuais são evitadas, pois uma distribuição uniforme das cargas pelo todo permite que a estrutura "flutue" com a terra.

Outro componente estrutural importante é a estufa. Comparada com a robustez da estrutura em U, a estufa é uma peça relativamente leve de carpintaria; é um alpendre que se apoia na viga mais ao sul****.

AS cargas são parcialmente distribuidas para esta viga na medida em que descem pelo telhado da estufa, embora a maior parte desta pressão relativamente leve seja transferida para as paredes de massa que sustentam a estufa. Estas cargas são todas mínimas. Esta parede de massa também tem 2'-6***** de largura, mantendo, assim, a concepção de "flutuação" da Earthship.

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Paredes divisórias

As paredes divisórias não são paredes estruturais. São utilizadas para preencher os espaços entre a lateral onde se encontra a estufa e as paredes de massa, além de delimitarem banheiros, etc. Como não necessitam sustentar nenhuma carga adicional para além de seu próprio peso, suas fundações terão praticamente a mesma espessura que a dessas paredes.

Existem dois tipos de paredes divisórias na Earthship - paredes interiores e exteriores. (O método de construção com latas de alumínio será discutido nos capítulos 6 e 7). As paredes divisórias interiores têm 6 de espessura****, exigindo uma base de 8 de largura por 8 de profundidade com barras de aço (vergalhão)**** para mantê-la unida. Já as paredes divisórias exteriores são isoladas térmicamente, o que as faz ter uma espessura de 14, exigindo assim uma base de 16 de largura com duas peças de barra de aço.

ilustração p.70a

A profundidade da base irá variar dependendo das condições. Se a a base da parede estiver abaixo da linha de congelamento depois de enterrada, será necessário um bloco**** de concreto de 12.

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Mas se a base da parede estiver acima da linha de congelamento, a fundação deverá estar à mesma profundidade que a linha de congelamento.

ilustração p.70c

Isto assegurará que não haja nenhum movimento térmico. Estas fundações deverão ter (2) 1/2**** peças de barras de aço.

Economia estrutural

Como discutido no capítulo 3, as Earthships são projetadas tendo-se sempre em mente performance e economia, e construir uma casa composta de vários módulos em U simples é a maneira mais fácil e barata de alcançá-lo. A estrutura é simples, além de ter muito poucas variações. Isso é relevante quando o assunto é o custo.

ilustração p.71a

Alguns desvios da estrutura silples do módulo em U são possíveis, mas eles irão trazer custos adicionais, além de interferir negativamente na performance da edificação. Por exemplo, é possivel fazer um corte para um vão de porta na parede de pneus, criando-se uma passagem entre cômodos.

Todavia, como será discutido no capítulo 6, isso implicaria em cortar muitos blocos que são utilizados para pneus pela metade****, em se fazer uma viga de lintel**** e um marco****, em se fazer uma fundação de concreto para estabelecer o marco, em se firmar este marco à parede de pneus, etc...

ilustração p.71b

Isso exige tempo, mais materiais convencionais e habilidades, o que, por sua vez, custa mais caro. Além disso, reduz-se a massa do cômodo, reduzindo também a possibilidade de se controlar a temperatuda de cada cômodo individualmente.

Considere as conseqüências e tente modificar o menos possível a simplicidade estrutural do módulo em U. O extremo, que seria substituir todas as paredes de pneus interiores por colunas, apenas resultaria em uma casa que custa tanto quanto, bem como funciona tão mal quanto um compartimento convencional.

Earthship: how to build your own. Vol. 1
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