cap48 - Terra crua para edificações

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Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
Normando Perazzo Barbosa 
Universidade Federal da Paraíba 
Khosrow Ghavami – Pontifícia 
Univ. Católica do Rio de Janeiro 
TERRA CRUA PARA EDIFICAÇÕES
CAPITULO 48
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
• A terra crua, ou seja, no seu estado natural, sem ter sido
queimada, já é utilizada, desde muito, na construção de
estradas e barragens.
• Aqui, o enfoque é dado para o uso da terra como material
de construção de edificações.
• A terra foi um dos primeiros materiais de construção
usados pelo Homem
1 Introdução 
• Bam – Iran
•(antes do terremoto de 
dezembro de 2003)
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•Centro da cidade de Yazd, Iran, totalmente constuído em terra
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•Chan Chan - Peru
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• A tradição milenar da terra é agora revivida quando
problemas ambientais ameaçam o futuro do Planeta.
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Imenso é o patrimonio arquitetônico em 
terra no planeta Terra
•Jean Dethier 
Arquiteturas de Terra
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•Argélia
•Jean Dethier 
Arquiteturas de Terra
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•Iemen do Norte
•Jean Dethier 
Arquiteturas de Terra
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Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia Nigéria•Jean Dethier 
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•Marrocos
•Jean Dethier
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habitações 
rurais no 
Marrocos 
construídas 
nos anos 70
•Jean Dethier
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•Arq. José Alegria 
• Portugal
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Igreja nas proximidades de Lyon, França: terra crua aliada a 
materiais industrializados: concreto, cerâmica, vidro!
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• Construções coloniais de terra crua em Minas Gerais
Contrariamente aos outros povos pré-colombianos, os índios 
brasileiros não construiam com terra. A construção com terra foi 
introduzida, no país, pelos pelos portugueses.
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Vantagens da terra crua como material de 
construção
•- disponibilidade 
•- boas propriedades térmicas 
•- capacidade de absorver e liberar umidade regulando o 
ambiente 
•- eficiência energética
•- geração mínima de poluição 
•- fácil re-incorporação na natureza
•- capacidade de incorporar resíduos
•- facilidade de gerar tecnologias apropriadas
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Vantagens da terra crua como material de 
construção
• Disponibilidade
Maior parte da parte sólida da crosta terrestre é recoberta por
terra!
•A se discutir, a propriedade dessa terra!
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•Excelentes propriedades
térmicas
vantagens
•Edificação de adobe
•Edificação em peças préfabricadas de concreto
•Temperatura interna
•Temperatura externa
•Arq. Hassan Faty - Egito
•Temperatura interna
•Temperatura externa
•Sendo porosas, as paredes de 
terra têm baixa condutibilidade 
térmica e regulam a umidade 
ambiente, absorvendo e 
liberando água de seus poros.
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Baixo consumo energético
•Forno de fábrica de cimento: altíssimo consumo de energia
•vantagens
•Tijolos de terra secos ao sol: baixíssimo 
consumo energético
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• Base principal:
terra e água
•Não poluente: fácil reincorporação na natureza
•vantagens
•Resíduos cerâmicos danificando o ambiente
•tijolos de terra crua sendo 
reincorporados na natureza
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• Pode incorporar resíduos
•vantagens
Tijolos de terra crua incorporando resíduos de borracha
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facilidade de gerar tecnologias apropriadas
• Tecnologia apropriada: aquela facilmente
transmissível, que não requer equipamentos
sofisticados nem mão de obra especializada,
de baixo custo.
•vantagens
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Técnicas de construção com terra
• Há cerca de 20 tecnologias e suas variantes locais
• Elas podem ser agrupadas (conforme a maneira de se
elevarem as paredes) em:
- alvenaria
- monolítica
- mista
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Alvenaria: utilizam-se elementos individuais
(blocos, tijolos) unidos entre si através de outro,
a argamassa.
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• Monolitica: as paredes são feitas monoliticamente, com a
terra compactada entre duas fôrmas (conhecida no Brasil
como taipa de pilão)
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• Mistas: a terra serve de enchimento a uma estrutura de
madeira ou de bambu, não tendo função estrutural
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• Neste curso: detalhes sobre elementos de alvenaria:
adobes e tijolos prensados
•adobes •Tijolos prensados
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2 PROPRIEDADES DA TERRA
Terra: porção granular que reveste parte da crosta terrestre, 
originária da decomposição de rochas sob as aços da natureza: 
vento, variação de temperatura, gelo e degelo, enchentes, marés, 
chuva, rios, etc.
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O bom uso da terra como material de construção 
exige conhecimento de suas propriedades 
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• Composição química
A terra é composta majoritariamente pelos óxidos de
silício (silica), de alumínio (alumina) e de ferro (hematita)
Componente 
químico
Solo1 Solo 2 Solo 3 Solo 4 
(laterítico)
SiO2
67,1 70,1 87,1 38,0
Al2O3
14,7 18,6 7,5 33,9
Fe2O3
5,2 2,5 0,6 10,1
soma 87,0 91,2 95,2 83,0
•Exemplo de composição química de solos
•Outros óxidos: de cálcio, de potássio, de sódio, de titanio, etc
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Constituição granulométrica
Pedregulho: dimensão maior que 5mm
Areia: entre 0,05 mm e 5 mm - inerte
Silte: entre 0,005 mm e 0,5 mm - inerte
Argila: menor que 0,005 ou 0,002 mm - reativa
•A terra é composta por grãos de diversos tamanhos:
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componentes mais grossos da terra (pedregulhos e 
areias) são obtidos por peneiramento 
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Fração mais fina: silte e argila => ensaio de 
sedimentação
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Argilas:ligante natural
-minúsculas partículas de forma lamelar
-compostas principalmente de alumino-silicatos 
hidratados formados durante o processo de lixiviação
das partículas mais grossas dos minerais rochosos 
originais
Sua superfície específica é infinitamente maior que 
os demais componentes granulométricos do solo
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PRINCIPAIS TIPOS DE ARGILA
• Caulinita
• Ilita
• Montmorilonita
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Argila
• De fundamental importância na construção com terra
• Responsável pela coesão do solo: manutenção das
partícula unidas
• Montmorilonita: imprópria para construção com terra:
adsorção interfoliar da água é muito acentuada,
provocando instabilidade volumétrica.
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ÁGUA NA TERRA
terra: fases
Sólida
Líquida
Gasoza 
Muita água: fase líquida e gasosa quase única –
lubrifica grãos e eles podem deslizar
Pouca água: fase gasosa considerável => atrito entre 
grãos: dificuldade de manuseio
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Tipos de água no solo
- água de constituição - faz parte da estrutura
molecular da partícula sólida;
- água adsorvida - envolve e adere fortemente à
partícula sólida;
- água livre - enche os vazios grandes entre os grãos,
sendo seu comportamento regido pelas leis da
Hidráulica;
- água higroscópica - encontra-se na terra seca ao ar,
correspondendo à umidade de equilíbrio com a
atmosfera
- água capilar - fica nos interstícios capilares muito
finos, atingindo uma altura além da superfície livre da
água.
- As águas livre, higroscópica e capilar são as que podem ser
totalmente evaporadas a temperaturas pouco superiores a 100 o
C. São elas que serão consideradas daqui por diante
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Umidade da terra
• Percentagem de água contida na terra em relação ao peso
da terra seca
w = (P – Pseca)/Pseca
Métodos: pesar certa quantidade de terra e secá-la 
completamente de alguma forma:
-estufa
-queima com álcool
-micro-ondas
-frigideira
•P = Peso da terra úmida
•Pseca = Peso da terra seca (sem umidade)
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Densidade seca
importante no solo compactado
P
d = -------------
(1+w).V
P – Peso da terra compactada com 
certa umidade w 
V – Volume dessa terra compactada
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Umidade ótima
• Aquela que, para uma mesma energia de compactação,
conduz à maior densidade seca
•w ótima
•Varia com o tipo de terra
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LP LL w
===========|===========|=========>
sólido plástico líquido
As umidades que limitam os estados físicos da terra são os 
Limites de Atteberg
IP = LL- LP índice de plasticidade
•Efeito da água na consistência da terra
•Com adição de água, a terra passa do estado sólido ao estado líquido
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ensaios de limite de
Liquidez
Limite de plasticidade
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Retração
•Diminuição de volume com evaporação da água
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Terra: instável em relação à água => estabilizar
Estabilizar: modificar as propriedades do sistema terra-
água-ar para obter qualidades permanentes compatíveis 
com uma aplicação particular:
-resistência mecânica
-desempenho quanto à ação da água, 
incluindo estabilidade volumétrica
- trabalhabilidade
-ductilidade
•Estabilização da terra
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Processos de estabilização
• ação mecânica capaz de densificar a terra a tal ponto que
ficam bloqueados os poros e canais capilares (exige
pesados e caros equipamentos)
• eliminar ao máximo a absorção e adsorsão de água por
parte dos grãos de solo por utilização de produtos
químicos água-repelentes (em geral são produtos caros)
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• - envolver os grãos de terra por uma fina camada de
imaterial impermeabilizante, capaz de fechar poros e
canais capilares (emulsões betuminosas)
• - formar ligações químicas estáveis entre os cristais
de argila (reações pozolânicas: demoradas)
• criar um esqueleto sólido inerte que se opõe ao
movimento dos grãos (cimento portland)
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• criação de uma armadura multi-direcional capaz de
reduzir os movimentos dos grãos de solo entre si
(fibras vegetais)
Papel das fibras:
- impedir a fissuração durante a secagem
- acelerar a secagem, drenando a água para o
exterior
- melhorar o comportamento do material após
fissuração, dando-lhe ductilidade e capacidade de
absorver energia
- melhorar resistência à tração e conter a
propagação de fissuras.
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Cimento: ótimo estabilizante
facilmente disponível
Mecanismo de estabilização do cimento portland na terra
- reação com água criando cristais estáveis no tempo e
resistentes à própria água, que criam ligações entre os
grãos de areia, formando um esqueleto sólido mais
resistente
- reação da cal liberada durante a hidratação do cimento
com a argila (menos importante)
O tipo de argila presente no solo tem influência no resultado
da ação do cimento: caulinita e ilita, dão bons resultados.
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- Montmorilonita: ligação interfoliar fraca, fixa toda a cal
disponível e torna impossível a formação dos
produtos hidratados do cimento
- Um solo com alto teor de montmorilonita pode ter sua
resistência praticamente sem aumento, ou mesmo
decrescente com o tempo, quando tratada com
cimento (necessário grande quantidade de cimento para ser
erficaz)
- Presença de matéria orgânica perturba as reações do
cimento. Taxas superiores a 1 % já são um risco
para a estabilização com esse material.
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Estabilização com cal
(mais complexa)
- carbonatação: Ca(OH)2 + CO2 => CaCO3 + H2O -
fenômeno que começa tão logo a cal está em contato com
o ar. As ligações resultantes são fracas pois a
cristalização é geralmente incompleta.
Na medida do possível, deve-se evitar que ocorra esta
reação, tentando-se impedir a entrada do gaz carbônico
tanto na cal antes de ser usada quanto durante a cura dos
tijolos estabilizados com cal.
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- cristalização: reação da cal com íons Si++ que se
encontram no interior das lamelas de argila:
reação é muito lenta e cria ligações muito sólidas
rearranjando o interior das lamelas através da criação de
ligações entre grãos muito mais estáveis e semelhante
aos cristais formados pelo cimento
. Quanto mais frágil a ligação interfoliar, maior a facilidade
da penetração da cal, o que explica o bom resultado da
estabilização da montmorilonita com esse material.
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- floculação:
hidróxido de cálcio (Ca(OH)2) => modifica pH do solo,
provoca floculação das argilas em razão das reações
de troca de cátions
reação é muito rápida (se dá em alguns minutos) e
um material muitoargiloso tem modificados os limites
de Atterberg
torna o material mais fácil de ser manuseado.
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3. Adobes
São tijolos feitos com terra no 
estado plático, em formas de 
madeira, secos normalmente ao sol. 
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Adobes: conhecidos desde a antiguidade: Egito,
Iraque, Iran, povos pré-colombianos
(Hasan Fathy)
•Rainha egípcia fabricando adobes
•Construções milenares de adobes no Egito
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VITRUVIUS  Os primeiros ensinamentos
“Assim, pois, falarei primeiro dos adobes e direi de que
terra é mister fazê-los. Não devem ser amassados com
terra que contenha pedregulhos ou gravilhão; em primeiro
lugar porque os elaborados com estes tipos de materiais
ficam pesados; e depois porque, quando as paredes são
açoitadas pela chuva degradam-se e desfazem-se e a
palha da mistura não adere com a terra devido a sua
aspereza” […]
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Templo do Sol: construção pré-colombiana no Peru
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Pirâmide de adobes revestidos com argamassa à base de 
cinzas vulcânica em El Salvador
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Adobes
É a tecnologia mais simples e mais barata
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•Casas de adobe
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creche com tijolos de adobe fabricados pelas mães das crianças
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Nos Estados
Unidos há produção
industrial
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A terra adequada
Silte mais argila: 30% a 50% 
Areia: 50% a 70% 
Muita argila: maior retração: 
possível corrigir com areia
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Limite de liquidez: desejável entre 30 e 50 %
podendo descer a 23 %
mais de 50%, muita argila, muita retração – pode
fissurar os adobes no processo de secagem
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Mais de 2 cm de retração indica solo inconveniente, 
se aparecerem fissuras, também. Pode-se corrigir 
com areia!
Teste de retração
•retração
fissura
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Quantidade de água adequada
bola de 8 cm de
diametro lançada
ao solo
muito úmida boa muito seca
•Normalmente a umidade é 
próxima do limite de liquidez, 
ligeiramente inferior a ele.
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Mistura terra/água
mistura não mecanizada da terra com água 
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Mistura mecanizada
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Fabricação: fôrmas
• Há de diversos tipos:
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Fôrmas
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Fabricação
Espalhar fina camada de areia onde vão ser 
fabricados os adobes (para permitir que retraia sem 
quebrar)
•Molhar a forma
•Preenchê-la bem
•Retirar a fôrma com cuidado
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Adobes quadrados
•Adobes retangulares
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Argamassa - assentamento
• a) Tipo I (com base em terra estabilizada com
cimento, cal, emulsão betuminosa)
• b)Tipo II (terra sem estabilizante com ou sem
fibras vegetais)
Argamassas ricas em cimento são muito rígidas, não 
adequadas para alvenarias de adobe 
•A cal ajuda na trabalhabilidade da argamassa
•Pequena percentagem de cimento ajuda a 
endurecimento mais rápido
•Ex. argamassa tipo I: 0,5 cim: 1 cal: 15 terra 
(em volume) – vai depender do tipo de terra
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Argamassa - revestimento
• Preferencialmente à base de cal.
• Cimento pode entrar em pequena percentagem para
apressar endurecimento
• Argamassa ideal, depende do tipo de terra
• Não usar argamassa de areia e cimento
Exemplo de argamassa de revestimento:
0,5 cimento :1 cal : 10 de terra (em volume)
Necessário testar previamente para ver se há problema de
fissuração. Se sim, aumentar o teor de cal ou utilizar um
pouco de areia na mistura.
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Controle da resistência dos adobes
-cortar tijolo ao meio e unir as duas metades 
com argamassa, igual a que será usada 
- capear as superfícies (pasta de cimento ou 
outro sistema)
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Controle de resistência resistência da 
argamassa
• Ensaiar 6 corpos de prova de cada lote de 1000 adobes
• Medir dimensões do c.p. paralelas aos pratos da máquina
de ensaio (a ,b )
• Resistência: fi = Fmax/A
Fmax – carga máxima indicada pela máquina de ensaio
A = a.b
• Colocar os resultados em ordem crescente: f1<f2<f3<f4...
• Resistência característica: fk = f1+f2-f3
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Controle de resistência resistência da 
argamassa
• Corpos de prova cúbicos com 10 cm de aresta
• Fôrma desmontável que facilite retirada do corpo de prova
• Ensaiar 6 corpos de prova
• Medir dimensões do c.p. paralelas aos pratos da máquina
de ensaio (a1,a2)
• Resistência: fi = Fmax/A
Fmax – carga máxima indicada pela máquina de ensaio
A = a1.a2
• Colocar os resultados em ordem crescente: f1<f2<f3<f4...
• Resistência característica: fk = f1+f2-f3
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Efeito de fibras no comportamento dos tijolos
•Aumenta notavelmente a ductilidade e a 
tenacidade!
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Tabela 2 – Resultado do ensaio de paredes de adobe 
 de 260 m de altura e 14 cm de espessura 
Parede Carga 
1ªfissura 
(kN/m) 
Carga 
Ruptura 
(kN/m) 
Tensão 
Média 
(MPa) 
Resist. do 
tijolo 
(MPa) 
1 79,1 96,2 0,69 
2 66,7 133,7 0,95 
1,41 
3 100,0 118,8 0,85 
4 100,0 129,5 0,92 
1,21 
 
com palha
sem palha
•Exemplo ensaio em parede de adobe (UFPB)
•2.60
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Exemplo do comportamento da parede (carga cíclica)
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Casa popular
• Sem laje: não necessário cálculo, desde que se
usem blocos com resistência mínima de 1 MPa,
espessura mínima da parede de 15 cm e cinta de
amarração de concreto armado na base e no topo de
todas elas
Com laje: fazer verificações aproximadas nos locais
de maior carga (apoio de vergas de contra-vergas, de peças
do telhado)
• Construções maiores: necessário projeto=> 
assunto a ser desenvolvido
• pretende-se propor norma para construções de 
adobes
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4. Tijolos prensados de terra crua
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Tijolos prensadosde terra crua
• Blocos obtidos por prensagem
da terra em moldes metálicos
através de equipamentos
manuais ou hidráulicos
•Idéia: anos 50
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Prensas
- manuais
- mecânicas
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prensa do antigo BNH: pouca pressão de compactação
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produção industrial em Portugal
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Terra mais adequada
• Argila : 15 a 40 % (não montmorilonita)
• Silte : 15 a 50 %
• Areia: 50 a 75 %
• Pedregulho: 0 –20 %
muito bom:
• argila 20%, silte 15%, areia 65 %
•Limite de liquidez < 50%
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Fatores que influem na qualidade dos blocos
(relativos ao material)
- Tipo e percentagem de argila
- Quantidade de areia
- Distribuição granulométrica
Estes parâmetros são decisivos: mais adequados eles são, 
melhor a qualidade dos blocos, menor a taxa de estabilizante 
requerida.
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Fatores que influem na qualidade dos blocos
(relativos ao processo de fabricação)
• Percentagem de água
• Pressão de compactação
• Natureza e percentagem de estabilizante
• Cura
Variando percentagem de água, varia-se a resistência. Variando o solo varia a 
umidade ótima 
Maior pressão de compactação, maior resistencia
Cimento aumenta mais a resistencia que a cal. Maiores teores, maior resistência
Cura é necessária quando se usa estabilizantes. Se não houver, superfície fica 
sem resistência à abrasão
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Parâmetro de controle
• Densidade seca
dens = peso/volume
w = umidade
dens. seca = dens/(1+ w)
Maior densidade seca => maior resistência
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Aumento da resistência com a densidade seca
•Myriam Olivier
•ENTPE-França
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Influência da pressão de compactação e taxa de 
estabilizante
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Otimização
estabelecer quantidade de água e peso de material a
por na prensa – processo de tentativas
•Para um mesmo peso Pi, faz-
se variar a umidade e calcula-
se a densidade seca: obtêm-
se curvas como as da figura
•Máxima densidade 
seca indica peso e 
umidade ideais.
•A seguir, converte-se 
em volume.
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Fases do processo de fabricação em 
comunidades
•Peneiramento
•Mistura com estabilizante
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•Prensagem •Estocagem e cura com lona plástica
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Controle da resistência
Diretamente nos tijolos 
resistência à tração
F
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resistência à compressão
Proposta da Ecole Nationale de Travaux Publics de l´Etat
(Lyon, França)
fc=Fmax/A
•Vantagem: elimina completamente influência do atrito do prato da máquina da máquina de 
ensaio com a superfície do corpo de prova
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• Na prática: duas metades sobrepostas, unidas pela
argamassa a ser usada
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5. Considerações finais
• Por conta dos aspectos ambientais, a construção com
terra crua há de ter uso crescente no mundo atual
• O material terra crua e seus produtos podem ser tão
estudados como os materiais de construção
convencionais como concreto, aço, cerâmicas, etc
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Idéia de construção popular com tijolos de terra crua
•Não foi abordada aqui a questão de projeto
•Considerações finais
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Considerações finais
• O bom uso da terra como material de construção passa
pelo conhecimento de suas propriedades
• A elaboração de normas técnicas sobre a construção com
terra no país é fundamental para que os organismos
financiadores possam aceitá-la
• A durabilidade das construções com terra pode
perfeitamente ser assegurada, através de um controle
tecnológico e um projeto que leve em conta as
peculiaridades do material
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•Centro Comunitário (Projeto Prof. Roberto Mattone – Politecnico di Torino), Sapé, PB -1996
•Exemplos de construções com tijolos prensados 
de terra crua
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•Centro comunitário 10 anos depois
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•Aspecto interno do Centro Comunitário em tijolos prensados de terra crua
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•Construção comunitária, Santa Rita, PB, 2005
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Centro Acadêmico na UFPB - 2006
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•Escritório na UFPB
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•Casas populares de tijolos prensados de terra crua
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protótipo para ensaio de impacto de corpo duro, impacto 
de corpo mole, cargas suspensas, batida de porta.
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• Prof. Normando Perazzo Barbosa - UFPB
nperazzo@lsr.ct.ufpb.br
• Prof. Khosrow Ghavami - PUC-Rio
ghavami@dec.puc-rio.br