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UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO
FACULDADE DE ARQUITETURA, ENGENHARIA E TECNOLOGIA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE EDIFICAÇÕES E
AMBIENTAL
JOCELY ROSANNA DA SILVA NOGUEIRA
DESEMPENHO DE PAINEL DE VEDAÇÃO VERTICAL EXTERNA EM STEEL
FRAMING COMPOSTO POR PLACAS DE MADEIRA MINERALIZADA
Cuiabá - MT
2016
JOCELY ROSANNA DA SILVA NOGUEIRA
DESEMPENHO DE PAINEL DE VEDAÇÃO VERTICAL EXTERNA EM STEEL
FRAMING COMPOSTO POR PLACAS DE MADEIRA MINERALIZADA
Dissertação apresentada junto ao Programa de Pós-
Graduação em Engenharia de Edificações e Ambiental
da Universidade Federal de Mato Grosso, como
requisito para obtenção do título de Mestre.
PROF. DR. IVAN JÚLIO APOLÔNIO CALLEJAS
Orientador
Cuiabá - MT
2016
UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO FACULDADE DE ARQUITETURA, ENGENHARIA E TECNOLOGIA
Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Edificações e Ambiental Campus I da UFMT, Cuiabá, Mato Grosso
CERTIFICADO DE APROVAÇÃO
DESEMPENHO DE PAINEL DE VEDAÇÃO VERTICAL EXTERNA EM STEEL FRAMING COMPOSTO POR PLACAS DE MADEIRA MINERALIZADA
Jocely Rosanna da Silva Nogueira
Dissertação aprovada em 05 de Agosto de 2016.
Dedico este trabalho
A minha mãe Antonina por ser meu
exemplo de coragem e determinação, a
minha tia Maria José por ser o porto
seguro nos momentos difíceis da minha
vida, a meu amado esposo Luiz Carlos
e filho Leonardo Dominique por serem
a força que me impulsiona a nunca
desistir,
É por vocês...
AGRADECIMENTOS
Antes de tudo, sou grata a meu Deus, que sempre me possibilita realizar lindos sonhos,
conquistar novos territórios, e me acalmar em todas as tempestades. E a Ele agradeço por
todos vocês, que me apoiam incondicionalmente.
A meu amado Esposo Luiz Carlos, que sempre me apoia e auxilia na conquista de meus
ideais. Mais uma vez obrigada grande amigo e companheiro, sem você seria impossível.
A minha mãe Antonina, que me motivou, apoiou e incentivou desde o inicio para ingressar
nesta jornada do conhecimento. Você sempre está presente em minhas melhores escolhas.
A minha tia Maria José, por se dedicar, incentivar e apoiar cada passo que tenho dado em
todos estes anos de minha vida.
A meu amado Filho Leonardo Dominique, pela compreensão e paciência em minhas muitas
ausências nestes dois longos anos. Saiba amado que tudo é por você e para você.
A minha sogra Ana Culca, a meu sogro Adromedes Ribeiro , minhas cunhadas Nara e Laura
Culca, por terem se dedicado a mim e a minha família, com suas ações, orações e presença.
Ao meu orientador, Ivan Callejas, por sua generosa dedicação, disposição, comprometimento
e motivação, através de orientações seguras e competentes.
Agradeço aos professores que compõe a banca examinadora: Dr. Marlon Leão, Dr. Adnauer
Daltro, Dra. Luciane Durante, Dr. Roberto Apolônio e Dr. Ivan Callejas, pela disposição,
orientação e motivação na condução dos processos de avaliação.
Agradeço imensamente a minhas amigas de jornada, Denise Duarte, Larissa Medeiros,
Graziela Magalhães, Juliana Gervasio e Ariane Zambon. Vocês foram alegria nos dias
festivos e refrigério nos dias terríveis.
Agradeço a empresa BIMETAL Indústria Metalúrgica, pelo apoio na construção do
equipamento que viabilizou os ensaios de desempenho estrutural.
Agradeço à Universidade de Federal de Mato Grosso, ao Coordenador Bismarck Castillo
Carvalho e todos os Professores do PPGEEA, a equipe do laboratório de Tecnologia e
Conforto Ambiental - LATECA, ao Coordenador Alex Neves Junior e equipe do laboratório
de estruturas da UFMT, pelo apoio na conquista deste título.
Por Fim...MUITO OBRIGADA!
O coração do homem pode fazer planos, mas
a resposta certa dos lábios vem do SENHOR.
Provérbios 16:1
RESUMO
A concepção de projetos de painel para vedação vertical que considere os requisitos de
desempenho do usuário é um desafio, tendo em vista a necessidade de conciliar o atendimento
aos diversos critérios estabelecidos normativamente. Além das normas prescritivas, a partir de
2013 passaram a vigorar as normas de desempenho das Edificações habitacionais, conforme
NBR 15575. Diante deste cenário, os painéis de vedação industrializados podem oferecer
certa vantagem para o atendimento desses novos requisitos, pois além de serem padronizados
e rápidos na execução, apresentam flexibilidade na escolha dos materiais para sua
composição, podendo desta forma serem idealizados para atendimento dos níveis de
desempenho do sistema vedação vertical interna e externa (SVVIE). Nesse sentido, esta
pesquisa objetivou determinar o nível de desempenho térmico e estrutural, de painel de
vedação vertical estruturado em Light Steel Framing e composto externamente por placa
cimentícia e madeira mineralizada e internamente por placa de gesso, destinado a edificações
habitacionais. Para análise de desempenho estrutural foram construídos corpos de prova,
simulando a vedação em uso, com o intuito de avaliar as cargas de ocupação e impactos
provenientes de choques acidentais e normais de uso da edificação. Foram realizados ensaios
de corpo duro, cargas provenientes de peças suspensas e corpo mole. Para análise de
desempenho térmico, dois métodos foram adotados, sendo o de cálculo simplificado, para
determinação da transmitância e da capacidade térmica teórica do painel, e o método por
ensaio de caixa quente protegida, onde através de corpos de prova em tamanho reduzidos, foi
realizada a caracterização o painel proposto, seguindo os procedimentos estabelecidos pela
NBR 15575. As avaliações do painel indicaram atendimento aos requisitos do usuário quanto
à estabilidade e segurança, provenientes do uso e ocupação da edificação, suportando ações de
impactos, vibrações, suportes a carregamentos de peças suspensas, decorrentes da utilização
normal da edificação. Os níveis de desempenho registrados nos ensaios estruturais
comprovaram atendimento ao nível de desempenho Mínimo (M). Com relação ao
desempenho térmico do painel, a transmitância, capacidade e atraso térmico teóricos do painel
foram iguais a 2,00 W/m²K, 40,29 KJ/(m².K) e 1,87h, não atendendo os requisitos normativos
de capacidade térmica, bem como o de atraso térmico, não sendo desta forma, o painel
passível de ser classificado quanto ao nível de desempenho, podendo este critério ser
determinado por meio de simulação computacional. A transmitância térmica do painel
ensaiado, em escala reduzida, foi determinada obtendo valor médio de 1,93 W/m²K, com
intervalo de confiança entre 1,77 e 2,08 W/m²K, ratificando o valor teórico encontrado na
pesquisa. A diferença encontrada se dá em virtude das propriedades de condutividade térmica
teórica dos componentes dos painéis serem diferentes dos disponibilizados no mercado, bem
como das condições ambientais do ensaio e das incertezas das medições individuais dos
sensores. Conclui-se então que o painel apresenta adequado desempenho estrutural, sendo que
o desempenho térmico do painel deve ser avaliado por meio de simulação computacional em
cada tipologia de edificação em que o painel for utilizado, com vistas determinar o nível de
desempenho térmico do edifício.
Palavras-chave: Sistema de vedação industrializado. Transmitância térmica. Níveis de
desempenho. Painel leve.
ABSTRACT
The design panel designs for vertical seal to consider the user performance requirements is a
challenge, given the need to reconcile the service to various criteria established normatively.
In addition to the prescriptive rules, from 2013 became effective the performance standards of
housing Building, according to NBR 15575. In this scenario, industrialized fence panels may
offer some advantage to meet these new requirements, as well as being standardized and
Quick implementation, have flexibility in the choice of materials for its composition and can
thus be devised to meet the performance levels of internal and external vertical sealing system
(SVVIE). In this sense, this research aimed to determine the level of thermal and structural
performance, vertical fence panel structured Light Steel Framing and made externally by
cement and wood plate mineralized and internally by plasterboard, designed for residential
buildings. For structural performance analysis they were built specimens, simulating the seal
in use, in order to evaluate the loads of occupation and impacts from accidental shocks and
normal use of the building. Hard body tests, loads from suspended parts and soft body were
performed. For thermal performance analysis, two methods were used, with the simple
calculation, to determine the transmittance and the theoretical thermal capacity of panel and
the method for protected hot box test, where through the samples in reduced size, was
performed to characterize the proposed panel, following the procedures established by NBR
15575. evaluations of the panel indicated service user requirements for stability and security,
from the use and occupation of the building, supporting actions of impact, vibration, loading
the media suspended parts, resulting from normal use of the building. Performance levels
recorded in the structural tests have shown compliance with the performance level Low (M).
Regarding the thermal performance of the panel transmittance, capacity and theoretical panel
thermal lag were equal to 2.00 W / m²K, 40.29 kJ / (m².K) and 1,87h, not meeting the
regulatory requirements of capacity Thermal and the thermal delay, not being this way, the
panel likely to be classified as to the performance, this criterion can be determined by means
of computer simulation. The thermal transmittance of the test panel, scaled-down was
determined getting average value of 1.93 W / m²K, with a confidence interval between 1.77
and 2.08 W / m²K, confirming the theoretical value found in the search. The difference found
is given because of the theoretical thermal conductivity properties of the components of the
panels are different than those available on the market, as well as the environmental
conditions of the test and the uncertainty of the individual measurements from sensors. It
follows then that the panel has adequate structural performance, and the thermal performance
of the panel should be evaluated by means of computer simulation in each building typology
in which the panel is used in order to determine the level of thermal performance of the
building.
Keywords: Industrial sealing system. Thermal transmittance. Performance levels. Light panel.
LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS
HIS – Habitação de Interesse Social
LSF – Light Steel Framing
ZB – Zona Bioclimática
ZB7– Zona Bioclimática 7
SVVIE – Sistemas de Vedações Verticais Internas e Externas
OSB – Oriented Strand Board
VU – Vida útil
VUP – Vida útil de projeto
𝑈 – Transmitância térmica
GH - Graus-hora
GHR – Graus-hora de resfriamento
𝜆 – Coeficiente de condutibilidade térmica
R – Resistência térmica
Rse – Resistência térmica exterior
Rsi – Resistência térmica interior
c – Calor específico
γ– Densidade
μ – Difusibilidade térmica
𝐶𝑇 – Capacidade térmica
𝛼 – Absortância solar das superfícies
φ – Atraso térmico
FSo – Fator solar (incidência normal)
CBCA – Centro Brasileiro da Construção em Aço
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – Estrutura de residência em Wood Framing ............................................................. 39
Figura 2– Estrutura de residência em Light Steel Framing ...................................................... 40
Figura 3 – Esquema típico de casa em Steel Framing .............................................................. 41
Figura 4 – Perfis típicos para uso em Steel Framing: U simples, U enrijecido e cartola ......... 42
Figura 5 – Parede revestida em edificações de 2 pavimentos .................................................. 42
Figura 6 – Modelo de perfis U e Ue ......................................................................................... 43
Figura 7 – Trajetória da construção dos padrões de eficiência das edificações ....................... 52
Figura 8 – Ensaio de Impacto de corpo mole ........................................................................... 55
Figura 9 – Esferas utilizadas nos ensaios de Impacto de corpo duro ....................................... 58
Figura 10 – Zoneamento bioclimático brasileiro ...................................................................... 62
Figura 11 – Zona Bioclimática 7 .............................................................................................. 63
Figura 12 – Carta bioclimática de Cuiabá representado as horas de conforto e desconforto. .. 64
Figura 13 – Estrutura metodológica das etapas de experimentação e análises. ....................... 69
Figura 14 – Componentes e esquema de montagem do corpo de prova para avaliação do
desempenho estrutural. ............................................................................................................. 73
Figura 15 – Conjunto metálico para fixação de painéis a serem submetidos aos ensaios da
NBR 15575. .............................................................................................................................. 74
Figura 16 – Processo de montagem do equipamento para fixação dos corpos de prova. ........ 74
Figura 17 – Processo de execução de corpo de prova, etapa da montagem da estrutura. ........ 75
Figura 18 – Processo de execução de corpo de prova, etapa do fechamento em placas. ......... 76
Figura 19 – Ensaio de impacto de corpo duro nos SVVIE ....................................................... 77
Figura 20 – Ensaio de Impacto de corpo duro: (a) paquímetro zerado, (b) carbono na região de
impacto, (cd) esfera de 0,50 e 1,00kg, (e) medição de profundidade da mossa. ..................... 79
Figura 21 – Ensaio de cargas provenientes de peças suspensas atuantes. ................................ 81
Figura 22 – (a) Detalhe da cantoneira de ensaio de peças suspensas e (b) anilhas fixadas por
meio de arrame entrelaçado. ..................................................................................................... 81
Figura 23 – Impacto de corpo mole transmitido por saco de couro com massa de 40kg. ........ 82
Figura 24 – Detalhe da instalação do corpo de prova para ensaio de impacto de corpo mole no
pórtico de ensaio. ...................................................................................................................... 84
Figura 25 – Condução do ensaio de corpo mole: (a) marcação da altura de elevação do saco de
ensaio; (b) suspensão do saco impactador; (c) posicionamento de relógios comparadores; e (c)
registro dos deslocamentos para a energia de 120J. ................................................................. 85
Figura 26 – Representação esquemática em corte da câmara térmica adaptada da NBR 6488
(1980). ...................................................................................................................................... 87
Figura 27 – Estruturação do painel para ensaio térmico: (1) placa cimentícia, (2) placa
mineralizada, (3) placa de gesso, (4) Montante e (5) guia. ...................................................... 88
Figura 28 – Instalação dos sensores de temperatura superficial e fluxo de calor no painel: (a)
sensores na superfície interna (placa de gesso) e (b) sensores e fluxímetros na superfície
externa (placa cimentícia). ........................................................................................................ 90
Figura 29 – Posicionamento do corpo de prova na câmara térmica: (a) Fixação do corpo de
prova na parte denominada câmara quente, (b) Fechamento câmara ambiente. ...................... 91
Figura 30 – Instalação dos sensores aos datallogers : (a) datallogers U12-13, (c) amplificador
de tensão e (b) datallogers U30. ............................................................................................... 92
Figura 31 – Ensaio de Impacto de corpo duro: (a) e (b) grupo de mossas conforme energia no
CP01 e CP02 e (c) sequencia de impacto e marcação de mossa por pontos. ........................... 94
Figura 32 – Mossas após ensaio de Impacto de corpo duro em 20J. ........................................ 97
Figura 33 – Valores médios e desvios em função das energias de impacto em corpo de prova.
.................................................................................................................................................. 99
Figura 34 – Dispersão das deformações em torno do valor médio nos ensaios de impactos. .. 99
Figura 35 – Gráfico de diagrama de caixa (box plot) referente a locação do conjunto de dados
na ............................................................................................................................................ 101
Figura 36 – Comportamento no ensaio de impacto de corpo duro de diferentes SVVIE
utilizados em edificações habitacionais. ................................................................................. 102
Figura 37 – Valores médios e dispersão dos dados. ............................................................... 104
Figura 38 – Fixação de cantoneira para ensaio de carregamento de peça suspensa ............... 105
Figura 39 – Detalhe dos elementos de fixação da cantoneira - ensaio de peça suspensa (CP
01), .......................................................................................................................................... 105
Figura 40 – Deslocamento horizontal observado nos ensaios dos corpos de prova ............... 106
Figura 41 – Deslocamento horizontal observado nos ensaios dos corpos de prova para
carregamento de peças suspensas atuantes. ............................................................................ 108
Figura 42 – Carga de impacto versus deslocamento horizontal nas três amostras ensaiadas. 110
Figura 43 – Comportamento médio das três amostras ensaiadas no ensaio de impacto de corpo
mole. ....................................................................................................................................... 110
Figura 44 – Deslocamento horizontal observado nos ensaios dos corpos de prova. .............. 111
Figura 45 – Comportamento das temperaturas superficiais externa (Tse)/ interna (Tsi) e
transmitância térmica (Un) nos ensaios de caixa quente......................................................... 116
Figura 46 – Diagrama de caixa (box plot) referente a locação do conjunto de dados das
transmitâncias térmicas (U) observadas nas últimas 12 horas de ensaio (por corpo de prova).
................................................................................................................................................ 118
LISTA DE QUADROS
Quadro 1– Tipos de Classificação dos Sistemas de Vedação Vertical..................................... 22
Quadro 2– Caracterização e identificação de autores e trabalhos ............................................ 24
Quadro 3 – Requisitos a serem atendidos pelos blocos cerâmicos de acordo com a NBR
15270 (ABNT, 2005). ............................................................................................................... 36
Quadro 4 – Termos utilizados no sistema Steel framing - concepção e dimensionamento...... 43
Quadro 5 – Lista geral dos requisitos dos usuários .................................................................. 53
Quadro 6 – Diretrizes Construtivas para Zonas Bioclimáticas 7.............................................. 64
Quadro 7 – Adequação do painel em LSF proposto em relação ao zoneamento bioclimático
brasileiro (absortância para radiação solar α= 0,30). .............................................................. 114
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Dimensões e tolerâncias dimensionais dos blocos cerâmicos para vedação. ......... 35
Tabela 2 – Tolerâncias frente as características esquadro, planeza, espessura das paredes. .... 36
Tabela 3 – Designações dos perfis de aço formados a frio para uso em Light Steel Framing e
suas respectivas aplicações ....................................................................................................... 44
Tabela 4 – Dimensões Nominais Usuais dos Perfis de Aço para Light Steel Framing ............ 45
Tabela 5 – Montantes para pé-direito de 2450mm, suportando somente telhado e forro ........ 46
Tabela 6 – Características físicas das Placas cimentícias. ........................................................ 48
Tabela 7 – Placa de gesso acartonado – medidas comerciais ................................................... 49
Tabela 8 – Características físicas e mecânicas das placas de madeira mineralizada utilizada
em vedação vertical externa e interna....................................................................................... 50
Tabela 9 – Dimensões das Placas de madeira mineralizada utilizada em vedação vertical
externa e interna........................................................................................................................ 50
Tabela 10 – Impacto de corpo mole para vedações verticais internas...................................... 55
Tabela 11 – Impacto de corpo mole para vedações verticais externas (fachadas) de casas
térreas, sem função estrutural. .................................................................................................. 56
Tabela 12 – Impacto de corpo duro para vedações verticais externas (fachadas) .................... 57
Tabela 13 – Transmitância térmica, atraso térmico e fator de calor solar admissíveis para cada
tipo de vedação externa. ........................................................................................................... 63
Tabela 14 – Transmitância e Capacidade térmica de paredes externas .................................... 67
Tabela 15 – Critério de avaliação de Desempenho Térmico - Mínimo................................... 67
Tabela 16 – Impacto de corpo duro para vedações verticais externas (fachadas) .................... 78
Tabela 17 – Cargas de ensaio e critérios para peças suspensas fixas por mão-francesa padrão
.................................................................................................................................................. 80
Tabela 18 – Impacto de corpo mole para vedações verticais externas (fachadas) de casas
térreas, sem função estrutural. .................................................................................................. 83
Tabela 19 – Valores máximos admitidos para a transmitância térmica de paredes externas ... 93
Tabela 20 – Dados do ensaio de impacto de corpo duro (2,5 J). .............................................. 95
Tabela 21 – Dados do ensaio de impacto de corpo duro (3,75 J). ............................................ 96
Tabela 22 – Dados do ensaio de impacto de corpo duro (10J). ................................................ 97
Tabela 23 – Dados do ensaio de impacto de corpo duro (20J). ................................................ 98
Tabela 24 – Resultados obtidos no ensaio de cargas provenientes de peças suspensa. ......... 103
Tabela 25 – Descolamentos (dh e dhr) observados nos ensaios dos corpos de prova. ........... 106
Tabela 26 – Deslocamentos horizontais para os níveis de energia de impacto de corpo mole.
................................................................................................................................................ 109
Tabela 27 – Ocorrências e estatísticas dos dados do ensaio de Impacto de Corpo Mole. ...... 112
Tabela 28 – Propriedades térmicas do painel conforme os procedimentos de cálculo definidos
pela NBR 15220-2 (ABNT, 2005). ........................................................................................ 113
Tabela 29 – Transmitância térmica total obtida nos ensaio de caixa quente .......................... 115
Tabela 30 – Resultados do ensaio com relação à Transmitância Térmica e variações. ......... 117
Tabela 31 – Valores da Transmitância Térmica Total (UT) nas últimas 12 horas do ensaio nos
CP01, 02 e 03. ........................................................................................................................ 118
SUMÁRIO
INTRODUÇÃO ...................................................................................................................... 18
1.1 Justificativa ................................................................................................................. 20
1.2 Objetivo ....................................................................................................................... 21
1.2.1 Objetivo Geral .............................................................................................................. 21
1.2.2 Objetivos Específicos ................................................................................................... 21
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA .................................................................................. 22
2.1 Sistema de Vedação Vertical Interno e Externo (SVVIE) ...................................... 22
2.2 Abordagem das pesquisas sobre o tema ................................................................... 24
2.2.1 Sistemas em blocos cerâmicos e blocos de concreto .................................................... 26
2.2.2 Sistemas alternativos em vedação vertical.................................................................... 28
2.2.3 Sistemas de vedação industrializados ........................................................................... 31
2.2.4 Tipos de composição .................................................................................................... 34
2.3 Componentes utilizados nos painéis de vedação vertical ........................................ 35
2.4 Construção convencional- Tijolo cerâmico .............................................................. 35
2.5 Construção industrializada- Sistema Light Steel Framing ...................................... 38
2.6 Placas para composição do SVVIE em LSF ............................................................. 47
2.7 Avaliação de Desempenho nas Edificações Habitacionais ...................................... 51
2.7.1 ABNT NBR 15575 – Desempenho - Edificações Habitacionais ................................. 51
2.7.2 Desempenho estrutural ................................................................................................. 53
2.7.3 Desempenho Térmico ................................................................................................... 58
3 MATERIAIS E METODOS ...................................................................................... 68
3.1 Ensaios de desempenho dos painéis SVVIE ............................................................. 70
3.1.1 Desempenho Estrutural ................................................................................................. 70
3.1.2 Desempenho Térmico ................................................................................................... 86
4 RESULTADOS E DISCUSSÕES .............................................................................. 94
4.1.1 Comportamento do SVVIE quando submetido a impacto de corpo duro. ................... 94
4.1.2 Comportamento do SVVIE quando submetido a cargas provenientes de peças
suspensas atuantes .................................................................................................................. 103
4.1.3 Comportamento do SVVIE quando submetido a Ensaio de impacto de corpo mole. 108
4.2 Desempenho térmico ................................................................................................ 112
4.2.1 Caracterização do SVVIE através das propriedades térmicas segundo o método de
cálculo definido pela NBR 15220-2 (ABNT, 2005) .............................................................. 112
4.2.2 Caracterização do SVVIE através das propriedades térmicas segundo o método de
caixa quente protegida, NBR 6488 (ABNT, 1980) ................................................................ 114
5 CONCLUSÕES ......................................................................................................... 120
5.1 Sugestões para trabalhos futuros ............................................................................ 122
REFERÊNCIAS ................................................................................................................... 123
APÊNDICE I: Cálculo das propriedades térmicas do painel SVVIE em madeira mineralizada
- com base na NBR 15220-2 (ABNT, 2005). ......................................................................... 129
APÊNDICE II: Montagem de corpos de prova para ensaio de Desempenho – Estrutural e
Térmico. .................................................................................................................................. 132
ANEXO .................................................................................................................................. 144
18
INTRODUÇÃO
Os desafios da concepção contemporânea de edificações adequadas aos requisitos do
usuário e da indústria de construção civil de edifícios no atual cenário de competitividade e de
sustentabilidade tem sido um dos principais assuntos abordados em diversas pesquisas, em
especial, a busca por novos sistemas de vedação vertical. Sob esta ótica, os requisitos do
usuário devem ser os norteadores da escolha, da fabricação, da execução e da utilização de
materiais e de produtos que busquem atender a especificações mínimas em condições de uso
do edifício. A necessidade de buscar novas alternativas para o sistema de vedação vertical,
face à elevada demanda construtiva gerada pelo déficit habitacional brasileiro, no âmbito
econômico e sustentável, motiva o interesse por pesquisas sobre essa temática. É nesse
contexto que se insere o objeto desta pesquisa, partindo do pressuposto de que os sistemas de
vedação vertical precisam ser reavaliados e repensados com vista a atender os requisitos
normativos de desempenho estabelecidos pela NBR1 15575:2013 Desempenho de edificações
habitacionais (ABNT, 2013a).
Os princípios basilares de escolha do sistema de vedação vertical, muitas vezes, estão
condicionados no fechamento de área externa e compartimentação dos ambientes internos.
Esses princípios estão ligados, quase sempre, aos custos iniciais gerados por esta etapa da
obra, deixando-se de observar, previamente, quesitos relacionados ao desempenho desse
sistema, em especial o de conforto térmico e consumo de energia. Em decorrência disso,
ficam os usuários obrigados a lidar com as consequências futuras destas decisões. Os custos
relacionados à adequação de edificações e o problemas no pós-ocupação são comuns,
principalmente oriundos da elaboração de projetos que tratam dos condicionantes ambientais
de forma estanque. Todavia, eles devem ser discutidos de forma ampla, em virtude da entrada
em vigor da NBR 15575 (ABNT, 2013a), que estabelece parâmetros obrigatórios de
segurança estrutural, conforto ambiental, habitabilidade e de utilização, com vista a garantir
que este sistema alcance a vida útil do projeto.
A ausência de sistemas construtivos adequados a cada caso de projeto, a escolha
inadequada de materiais ou de estratégias construtivas, prejudica a habitabilidade da
edificação e, em consequência, gera impactos na vida do usuário, quer seja ambiental, social
1 ABNT NBR – A Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) é o Fórum Nacional de Normalização
[...]. As Normas Brasileiras (NBR) são documento estabelecido por consenso e aprovado desta associação
fornecendo assim regras, diretrizes ou características mínimas para atividades ou para seus resultados, visando à
obtenção de um grau ótimo de ordenação em um dado contexto. (ABNT, 2016).
19
ou econômico, durante o período de vida útil de projeto. No atual cenário da construção civil,
uma alternativa mais viável técnica e economicamente seria a utilização de sistemas de
vedações verticais industrializados, que, apesar de não serem uma novidade para a indústria
da construção brasileira, ainda são pouco concebidos e utilizados nos projetos das edificações
quando comparados aos sistemas convencionalmente empregados, tornando-se não só um
desafio, mas ao mesmo tempo uma oportunidade para as indústrias conseguirem melhorias em
termos de produtividade, de tempo de execução e de maior controle de qualidade, visto que
usualmente estes sistemas utilizam produtos industrializados, o que exige ações mais
cuidadosas durante o processo de projeto e fabricação , mas também geram sistemas com
melhor acabamento e qualidade.
Dentre os sistemas industrializados utilizados atualmente na construção de edificações
está o Light Steel Framing (LSF), uma tipologia bastante difundida na construção de
edificações habitacionais no mundo, sendo uma alternativa viável, principalmente nos
aspectos de produtividade, de controle de qualidade e de possibilidade de variação nas
composições utilizadas no projeto do sistema de vedação vertical das edificações. Uma
característica positiva desse sistema é a utilização de múltiplos painéis e enchimentos que
possibilitam elaborar projetos de diversas composições, garantindo não só a
compartimentação e estanqueidade, mas também permitindo melhor adequação quanto aos
quesitos de desempenho normativos, além de reduzir o peso próprio na edificação finalizada,
quando comparadas com as vedações tradicionalmente utilizadas no país.
Hodiernamente, existem construções no Brasil com esse tipo de sistema em
demasiadas unidades habitacionais de médio e grande porte, assim como em edificações
comerciais. No entanto, ainda há a necessidade de avançar em pesquisas que apontem para
novas composições de componentes para este tipo de sistema, tendo em vista que as
edificações de acordo com sua finalidade e uso, deverão apresentar variações construtivas
para se adequarem às recomendações normativas, bem como devem apresentar estratégias
construtivas para cada Zona Bioclimática Brasileira.
Na composição das placas para o sistema LSF, geralmente empregam-se alguns tipos
de placas, como a OSB2, o drywall e a placa cimentícia. Além dos componentes já expostos,
este estudo vislumbra a possibilidade de utilizar a placa de madeira mineralizada na
composição do sistema LSF, visto que esta, além de proporcionar maior garantia do
2 OSB- OrientedStrandBoard - painel estrutural de tiras de madeira, geralmente provenientes de reflorestamento,
orientadas em três camadas perpendiculares, o que aumenta sua resistência mecânica e rigidez (CBCA, 2012).
20
atendimento dos requisitos de segurança estrutural, habitabilidade e de utilização, podem
contribuir para melhor adequação ambiental da edificação.
Para tanto, a viabilização de novos sistemas de vedação vertical interna e externa
(SVVIE) deve considerar questões econômicas e técnicas, que influenciam significativamente
na escolha dentre as diversas possibilidades que se apresentam atualmente no mercado
nacional. Outra motivação é a dificuldade de se comprovar quais sistemas alternativos são tão
ou mais eficientes dos que são convencionalmente empregados.
São inúmeros os tipos de sistemas de vedação vertical externa, porém, nesta pesquisa,
procurou-se analisar tecnicamente o sistema industrializado denominado Light Steel Framing,
composto por placa de madeira mineralizada, no que diz respeito ao seu atendimento aos
requisitos da norma de desempenho, em especial, ao de segurança estrutural e térmico. Apesar
de o LSF ser um sistema consolidado em outros lugares do mundo, há poucas iniciativas para
sua implementação nas habitações com diferentes tipos de componentes em sua composição
no Brasil.
1.1 Justificativa
A partir do ano de 2013, os sistemas vedação vertical interna e externa (SVVIE)
tiveram seus requisitos de desempenho normatizados pela NBR 15575 - parte 1 e 4 (ABNT,
2013a, b), que definiu quais os parâmetros mínimos que devem ser atendidos para que o
SVVIE seja considerado apto aos requisitos do usuário e atenda a vida útil especificada em
projeto. Tendo como base os parâmetros definidos pela norma, esta pesquisa aborda aspectos
de desempenho de um sistema de vedação vertical, com vistas a apresentar um estudo possa
expressar a importância de sistemas industrializados para a indústria da construção civil.
Considera-se que os sistemas industrializados, além de auxiliar no desenvolvimento
sustentável na cadeia produtiva, também podem responder à necessidade emergente da
produção habitacional no atendimento do déficit de estoque de moradias. O seu uso permite a
produção de unidades com tempo de entrega mais rápido que outros sistemas
convencionalmente empregados, principalmente para aqueles considerados de baixa renda, o
que corresponde a uma parte da população com renda compreendida entre zero a três salários
mínimos. Vale salientar que as obras com sistemas convencionais usualmente apresentam
cronogramas extensos, em virtude da sua execução artesanal, o que aumenta os prazos de
entrega da edificação ao usuário, dificultando o acesso à moradia. Outro aspecto a ser
destacado são os desperdícios gerados por sistemas construtivos convencionais, que além das
21
perdas de materiais provenientes dos processamentos nas etapas construtivas, ainda sofrem
com os retrabalhos advindos de má execução, pois o controle de qualidade está atrelado à
decisão da mão de obra, muitas vezes desqualificada.
Desta forma, pretende-se com esta proposta de configuração de painel Light Steel
Framing (LSF) difundir os benefícios dos sistemas de vedação vertical industrializados, pois
além de permitir a eliminação dos desperdícios e retrabalhos gerados no processo construtivo
convencional, possibilita a edificação com prazos menores. Por outro lado, como é um
sistema composto por componentes com especificidades diferentes pode contribuir para uma
melhor adequabilidade do sistema em uso, em relação à segurança estrutural, a sua utilização
e ao conforto ambiental, quando comparado a sistemas convencionalmente empregados.
1.2 Objetivo
1.2.1 Objetivo Geral
Determinar o nível de desempenho estrutural e térmico de painel de vedação vertical
estruturado em Light Steel Framing e composto externamente por placa cimentícia e madeira
mineralizada e internamente por placa de gesso, destinado à edificações habitacionais.
1.2.2 Objetivos Específicos
Para alcançar o objetivo geral, elencam-se alguns objetivos específicos desta pesquisa:
a) Avaliar desempenho estrutural do painel quanto aos quesitos de ensaio de corpo
mole e duro, bem quanto ao de peças suspensas, seguindo as recomendações da NBR 15575-4
(ABNT, 2013a, b);
b) Determinar as propriedades térmicas do painel por meio de procedimento de cálculo
normativo NBR 15220 (ABNT, 2005) e por meio de ensaio da caixa quente protegida da
NBR 6488 (ABNT, 1980);
c) Confrontar os requisitos térmicos do painel com quesitos normativos da NBR 15575
- 1 e 4 e da NBR 15220 (ABNT, 2005);
d) Classificar o nível de desempenho alcançado pelo painel; e,
e) Comparar o comportamento do SVVIE com outros painéis de vedação vertical
disponíveis na bibliografia.
22
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 Sistema de Vedação Vertical Interno e Externo (SVVIE)
O sistema de vedação vertical, conhecido comumente como parede ou painel, teve
essa denominação definida pela NBR 15575 (ABNT, 2013a). Este sistema pode ser
conceituado como a parte da edificação responsável por delimitar verticalmente os espaços
físicos, estabelecendo a volumetria e compartimentação dos espaços da edificação. Esse
sistema de fundamental importância na composição construtiva da edificação, pois garante as
necessidades básicas do usuário de proteção, segurança e controle de condicionantes
ambientais externas, podendo ainda exercer função estrutural (BARATA, 2008). Ele integra
os demais elementos da edificação, e por este motivo, recebe e influência o desempenho da
edificação habitacional.
A vedação vertical tem papel importante para conter as ações da natureza e
proporcionar conforto e bem-estar aos usuários. Transmite e dissipa o calor entre os
ambientes interno e externo e contribui para a adequação do desempenho térmico do
ambiente.
Segundo a NBR 15575-4 (ABNT, 2013b), de forma geral, o sistema de vedação deve
proporcionar estanqueidade à água, isolamento térmico e acústico, capacidade de fixar peças
suspensas, capacidade de suportar esforços de uso, compartimentação em casos de incêndio,
entre outros. De acordo com Franco (1998), os tipos de classificação da vedação vertical
podem ser definidos quanto à função, técnica de produção, densidade, mobilidade,
estruturação, continuidade do pano, continuidade superficial e acabamento. No Quadro 1,
apresenta-se os tipos de classificações usualmente utilizadas para os SVVIE.
Quadro 1– Tipos de Classificação dos Sistemas de Vedação Vertical
GENERALIDADE CARACTERÍSTICA DESCRIÇÃO
Quanto à função que
desempenha no conjunto do
edifício
Externas - são as vedações envoltórias do edifício.
Internas - são as vedações internas do edifício.
Quanto à técnica de
execução empregada
Por conformação - são vedações obtidas por moldagem a úmido.
Trata-se das vedações em alvenaria ou de
painéis moldados no local
Por acoplamento a seco - são vedações obtidas por montagem através
de dispositivos. Compõe a técnica construtiva
conhecida como construção seca ou
dryconstruction, por não empregar materiais
obtidos com adição de água em sua montagem.
23
Continuação Quadro 1
Quanto à técnica de
execução empregada
Por acoplamento úmido - são vedações obtidas por montagem a seco de
componentes com aplicação de fixadores
úmidos como argamassa ou concreto. Trata-se
de vedações, produzidas com elementos pré-
moldados ou pré-fabricados de concreto.
Quanto à densidade
superficial da vedação
vertical, que refere-se à
relação entre a sua massa e
área que ocupa
Leve - são as vedações verticais não estruturais, de
densidade superficial baixa, sendo o limite
convencional de aproximadamente 100kg/m²
Pesada - são as vedações verticais de densidade
superficial superior ao limite pré-determinado
de aproximadamente 100kg/m².
Quanto à mobilidade das
vedações verticais, que se
refere à facilidade ou não de
sua remoção do local no
qual fora inicialmente
aplicada.
Fixas são as vedações imutáveis, que necessitam
receber os acabamentos no local. Em caso de
transformação do espaço, os elementos
constituintes dificilmente são recuperáveis.
Desmontáveis - são as vedações passíveis de ser desmontadas
com pouca degradação. A remontagem irá
requerer a reposição de algumas peças e levará
mais tempo para a execução dos ajustes
necessários.
Removíveis - são as vedações passíveis de ser montadas e
desmontadas facilmente, sem degradação dos
elementos constituintes. Tratam-se de
elementos totalmente modulares.
Móveis - tratam-se de divisórias empregadas na
simples compartimentação dos ambientes, não
estando vinculadas a nenhuma outra parte do
edifício.
Modulares - quando a absorção dos esforços transmitidos
à vedação é feita pelos componentes de modo
individual, em função da existência de
elementos de juntas, como é o caso das CGA,
por exemplo.
Pneumáticas - são as vedações verticais sustentadas a partir
da injeção de ar comprimido. São de pouco uso
atual. Pode-se citar como exemplo os galpões
em lona.
Quanto à continuidade
superficial (relacionada à
continuidade visual)
Descontínuas - nos casos em que as juntas entre componentes
ficam aparentes.
Contínuas - nos casos em que as juntas não são aparentes.
Quanto à densidade
superficial da vedação
vertical, que refere-se à
relação entre a sua massa e
área que ocupa
Leve - são as vedações verticais não estruturais, de
densidade superficial baixa, sendo o limite
convencional de aproximadamente 100kg/m²
Pesada - são as vedações verticais de densidade
superficial superior ao limite pré-determinado
de aproximadamente 100kg/m².
Quanto à mobilidade das
vedações verticais, que se
refere à facilidade ou não de
sua remoção do local no
qual fora inicialmente
aplicada.
Fixas são as vedações imutáveis, que necessitam
receber os acabamentos no local. Em caso de
transformação do espaço, os elementos
constituintes dificilmente são recuperáveis.
Desmontáveis - são as vedações passíveis de ser desmontadas
com pouca degradação.
Removíveis - são as vedações passíveis de ser montadas e
desmontadas facilmente, sem degradação dos
elementos constituintes. Tratam-se de
elementos totalmente modulares.
Fonte: Adaptado de Franco (1998).
24
2.2 Abordagem das pesquisas sobre o tema
Genericamente, dividem-se os tipos de vedação vertical em sistemas tradicionais ou
artesanais e sistemas industrializados. Por um longo período, somente os sistemas de
alvenarias artesanais (vedação vertical) eram utilizados. Atualmente, seja pela tecnologia
empregada, seja pela necessidade de melhoria da produtividade, os sistemas de vedação
vertical industrializados tem ampliado sua atuação na construção de edificações habitacionais.
No entanto, a utilização de um sistema em detrimento de outro não se restringe a uma mera
questão de escolha de materiais e técnicas. Envolve mais a busca por um melhor desempenho
do sistema de vedação no meio urbano em que se insere.
Muitas são as oportunidades de utilização de vedações verticais industrializadas. O
maior desafio é tornar esses sistemas de vedação uma alternativa técnica e economicamente
viável para substituição dos sistemas tradicionalmente empregados, principalmente nas
edificações habitacionais brasileiras.
Por este motivo, diversos trabalhos têm apresentado propostas de sistemas de vedação
vertical, tanto para uso interno quanto para uso externo. Assim, com intuito de identificar na
bibliografia nacional e internacional um referencial sobre o tema pesquisado, realizou-se uma
revisão sistemática sobre o tema. Procurou-se identificar as tipologias mais pesquisadas nos
últimos anos, com vistas a facilitar o entendimento sobre as principais diferenças entre
materiais e técnicas construtivas empregadas, bem como estabelecer as vantagens e
desvantagens da utilização de um ou outro sistema construtivo.
Foram identificados 43 (quarenta e três) trabalhos que tratavam de pesquisas
relacionadas aos SVVIE, dentre os quais, após seleção rigorosa, optou-se por trabalhar com
apenas 17 (dezessete) destes trabalhos por estarem fortemente ligados aos objetivos definidos
da pesquisa. No Quadro 2 estão identificados os autores dos trabalhos, titulação, tema, fonte
de pesquisa e ano de publicação, ordenados conforme as bases de dados: Portal CAPES,
Google Acadêmico e ScienceDirect.
Quadro 2– Caracterização e identificação de autores e trabalhos
BASE DE DADOS - PORTAL CAPES
Descritores Painel de vedação
Autor Tipo Local de
publicação Ano Título
TEIXEIRA, A. A.
TESE UNB 2013 Desempenho de painéis de bambus argamassados para
habitações econômicas: aplicação na arquitetura e
ensaios de durabilidade.
SALADO, G. C. TESE USP 2011 Painel de vedação vertical de tubos de papelão – estudo,
proposta e análise de desempenho.
25
Continuação Quadro 2
BASE DE DADOS –GOOGLE ACADÊMICO
Descritores Sistemas de vedação
Alvenaria em bloco cerâmico
Autor Tipo Local de
publicação Ano Título
SILVA, R. A. F.;
CALLEJAS,I. J. A.;
DURANTE, L. C.;
OLIVEIRA, A. S.
ARTIGO ENTAC 2014 Desempenho termo energético de paredes de blocos de
resíduos de construção e demolição.
VIANA, S. A.;
ALVES, E. C.
ARTIGO Engenharia
estudo e
pesquisa
(EEP)
2013 Análise de Custo e Viabilidade Dentre os Sistemas de
Vedação de Bloco Cerâmico e Drywall Associado ao
Painel MonoliteEPS.
OLIVEIRA, A. B. F. DISSER-
TAÇÃO
UFOP 2013 Inserção de sistemas construtivos industrializados de
ciclo aberto estruturados em aço no mercado da
construção civil residencial brasileira
MEIRELLES, C. R.
M.
SEGALL, M. L.
RAIA, F.
MESQUITA, J. A.
FERREIRA, H. F.
ARTIGO Revista de
Arquitetura da
IMED
2012 O potencial sustentável dos sistemas leves
na produção da habitação social
WEINSCHENCK, J.
H.
DISSER-
TAÇÃO
UFSC 2012 Estudo da flexibilidade como mecanismo para a
personalização de casas pré-fabricadas: uma abordagem
voltada para a industrialização de casas de madeira.
BARBOSA, F. B.;
JOHN, L. M.;
SILVA, V. E.
SILVA, E. C. R.
ARTIGO II Semana
nacional de
ciência e
tecnologia
do IFPE
2011 Um comparativo entre os blocos cerâmicos utilizados
nas edificações de caruaru: estudos preliminares.
SOBRINHO, C. W.
BEZERRA, N. M.
COSTA, T. C. T.
SILVA C. B. A.
ARTIGO CBIC 2011 Divisórias internas de edifícios em alvenaria de blocos
de gesso: vantagens técnicas, econômicas e ambientais.
MÓDENA, L. DISSER-
TAÇÃO
UPM 2009 Construção industrializada: uma contribuição para
habitações de interesse social
ADRIAZOLA, M. K. TESE UFPR 2008 Avaliação experimental por meio de protótipos e por
simulação de painéis de madeira para habitação de
Interesse social
SANTIAGO, A. K.
ARAÚJO, E. C.
ARTIGO Construmetal
-Congresso
latino-
americano da
construção
metálica
2008 Sistema Light Steel Framing como fechamento
Externo vertical industrializado
BASE DE DADOS - SCIENCE DIRECT
Descritores Industrialized panel sealing
Building Systems industrialized
Autor Tipo Local de
publicação Ano Título
KASSIMA, U.
WALIDB, L. ARTIGO
Procedia
Engineering
2013 Awareness of the Industrialized Building System (IBS)
Implementation in Northern Malaysia - A Case Study in
Perlis
GOMES, A. P.
SOUZA, H. A.
TRIBESS, A.
ARTIGO
Applied
Thermal
Engineering
2012 Impact of thermal bridging on the performance of
buildings using Light Steel Framing in Brazil
Fonte: Autora (2015)
26
As diretrizes que orientam a construção teórica ou técnica, gerada em torno do tema,
foram observados nos trabalhos, com vistas a discutir alguns modelos construtivos de vedação
vertical no que tange às vantagens e desvantagens.
Dentro da vertente tipológica, o sistema de vedação vertical apresenta um universo amplo
de opções, ligado aos materiais empregados em sua construção ou à tecnologia associada a
subsistemas relacionados. Assim, visando o entendimento quanto às opções disponíveis,
apresenta-se as classificações encontradas na literatura nacional e internacional empregadas
para os sistemas de vedações verticais.
Os trabalhos encontrados na pesquisa sistemática relacionados ao tema pesquisado podem
ser divididos em duas categorias: sistemas de vedação não industrializados e sistemas de
vedação industrializados. No caso de sistemas não industrializados, os trabalhos tratam
basicamente do sistema em blocos cerâmicos revestidos e blocos de concreto, sempre numa
abordagem comparativa com sistemas industrializados.
Já nos sistemas de vedação industrializados, os trabalhos são diversificados apresentando
opções, alguns já bem difundidas e tradicionais, como o gesso, e outras mais inovadoras,
como as que propõem o empregado de componentes como o painel fabricado em cimento-
madeira. Também foram selecionados trabalhos que tratam de sistemas alternativos para
vedação, utilizando em sua composição materiais reciclados ou renováveis, como o RCD
(resíduo de construção e demolição), os blocos de gesso, o painel em tubo de papelão e os
painéis de bambus argamassados, que podem ser considerados mistos, pois tem partes de sua
composição industrializada. Nas tipologias industrializadas de vedação, foram identificadas:
Sistema Monólito EPS, Drywall, light steel framing, parede de concreto moldada in loco,
painéis de madeira mineralizada, concreto e PVC (policloreto de vinila).
Na sequencia, faz-se uma breve descrição dos trabalhos de sistemas de vedação vertical
selecionados nesta pesquisa.
2.2.1 Sistemas em blocos cerâmicos e blocos de concreto
Os sistemas de vedação vertical em tijolos ou em blocos são amplamente utilizados em
vários tipos de edificação, como simples fechamento de uma estrutura em concreto armado ou
como alvenaria estrutural. Esse tipo de sistema, largamente difundido no Brasil, pode ser
organizado por meio de dois grupos: o de tijolos/blocos cerâmicos e o de blocos de concreto.
Os blocos cerâmicos podem ser divididos em dois tipos, os blocos de vedação e os blocos
estruturais, conforme definição na NBR 15270-1 (ABNT, 2005c), Junior (2010) apresenta
uma definição básica para o bloco cerâmico, também conhecido por tijolo, que é o produto
27
constituído pela matéria-prima argila, de coloração avermelhada, que recebem ou não aditivos
e que, no processo de fabricação, a queima ocorre em elevada temperatura.
Segundo Viana e Alves (2013), os blocos comuns são os de uso corrente, com as
dimensões normais indicadas em norma. Os blocos de vedação especiais podem possuir
dimensões diferentes do padrão, mediante contrato por escrito entre produtor e consumidor.
Porém, as demais especificações contidas na norma NBR 15270-1 (ABNT, 2005) devem ser
respeitadas, principalmente a resistência mínima à compressão.
Quando comparado aos sistemas inovadores, devido a sua composição, o bloco cerâmico
apresenta algumas vantagens: elevada durabilidade, baixo custo unitário, facilidade de
fabricação, proporciona adequado isolamento termo acústico, não necessitando de mão-de-
obra especializada para sua instalação. Porém, apresenta algumas desvantagens,
principalmente relacionadas ao seu elevado peso, tempo para execução, desperdício de
materiais devido à quebra e alta produção de entulho, bem como dificuldade para instalação
de tubulações hidráulicas e elétricas, entre outras (VIANA e ALVES, 2013).
Em resposta ao alto índice de perdas e de desperdícios ocasionados no sistema de vedação
vertical composto por tijolos cerâmicos, surge o sistema composto por blocos de concreto,
que parte do princípio da racionalização, nas etapas construtivas, ao buscar um melhor
resultado em termos de produtividade e de minimização de tarefas. Este sistema vem
ganhando espaço no mercado brasileiro, principalmente por sua semelhança aos sistemas
tradicionalmente empregados de tijolos cerâmicos, no que diz respeito ao método de
levantamento da alvenaria. Seus benefícios são muitos, tanto no sentido de racionalização
como no sentido de produtividade (VIANA e ALVES, 2013).
Os blocos de concreto, apesar de mais pesados em comparação aos de tijolos cerâmicos, o
que torna o tempo de transporte e de assentamento maior, apresentam vantagens por
possuírem aberturas (vazados) maiores, que blocos cerâmicos, o que facilita as instalações
elétricas e hidráulicas. As desvantagens estão associadas às limitações de projeto, à carência
de fornecedores de blocos de concreto e à falta de mão-de-obra capacitada para atender a
demanda neste nicho construtivo (OLIVEIRA, 2013).
Ao se fazer uma comparação dos dois sistemas, observa-se vantagens nos blocos de
concreto, principalmente em relação ao tijolo cerâmico, pois, com a racionalização, é possível
garantir menor variabilidade no momento da execução, melhorando os ganhos e diminuindo
as perdas e os desperdícios. Segundo Oliveira (2013), em comparação aos sistemas em tijolos
e blocos cerâmicos, os blocos de concreto utilizam revestimentos de menor espessura, a
dimensão é mais regular (precisão) e há vantagens nas instalações dos sistemas
28
complementares. Porém, o custo do bloco é maior e apresenta menor capacidade térmica,
quando comparados com os tijolos/ blocos cerâmicos, o que influencia no desempenho
térmico da edificação.
2.2.2 Sistemas alternativos em vedação vertical
Nesta pesquisa, são denominados sistemas alternativos aqueles que se apresentam como
possíveis substitutos para sistemas tradicionalmente empregados nas edificações
habitacionais. Uma das características deste tipo de sistema é apresentar-se como uma
alternativa de menor impacto ambiental, que busque mitigar o impacto, seja pela composição
dos materiais que farão parte integrante da vedação, seja pela utilização de produtos
renováveis de menor impacto ambiental (no processo de extração ou beneficiamento). Os
sistemas alternativos podem ser utilizados de forma estratégica na definição de projetos
(TEIXEIRA, 2013).
No universo dessa tipologia construtiva, foram selecionadas algumas alternativas com a
finalidade de demonstrar as vantagens e as desvantagens existentes nos diversos tipos de
sistemas, tanto no sentido de viabilidade técnica quanto em termos de comparação entre
sistemas tradicionalmente empregados. Os autores pesquisados apresentaram as seguintes
alternativas de sistemas de vedação: painéis formados por blocos de RCD (resíduo de
construção e demolição), por blocos de gesso, painel em tubo de papelão e painéis de bambus
argamassados.
O painel de vedação composto por blocos compostos por RCD visa a reutilização dos
resíduos gerados tanto no descarte de produtos fora de padrão pelas indústrias de materiais de
construção quanto nos reparos e demolições realizadas nos canteiros de obras. O RCD é um
produto oriundo da britagem dos mais diversos tipos de materiais, entre eles, tijolo cerâmico,
argamassa, piso, telha, concreto, e suas características também se diferenciam, dependendo do
agregado que for utilizado. Segundo a NBR 15.116 (ABNT, 2004), agregado reciclado é um
material granular proveniente do beneficiamento de resíduos de construção ou de demolição
de obras civis, que apresenta características técnicas para a aplicação em obras de edificação.
As vantagens na utilização dos Reciclados da Construção e da Demolição (RCD) são
várias, entre as quais destaca-se: o menor consumo de cimento em seu processo de fabricação,
a ausência do processo de queima, uma vez que o bloco precisa ser somente curado, as
características físicas e mecânicas dos blocos e são compatíveis às dos blocos
tradicionalmente produzidos, entre outras. As desvantagens encontradas em sua utilização
29
ocorrem pela variabilidade na composição dos agregados para fabricação dos blocos, visto
que este depende do resíduo disponível (SILVA et al., 2014).
Outro material empregado na vedação vertical é o bloco de gesso, utilizado principalmente
para a racionalização do processo executivo da vedação. Sobrinho et al.(2011) sugere a
alvenaria de blocos de gesso como material viável na construção de vedação interna, visto que
estes são mais leves e requerem menos estrutura, gerando mais economia de modo geral. Os
autores apresentam o bloco de gesso como elemento básico para o desenvolvimento de
projetos de vedação vertical em alvenaria para edificações em concreto armado. Este sistema
construtivo é constituído de blocos pré-moldados intertravados, que se apresenta na espessura
de 7cm (vazado ou compacto) e de 10cm (compacto). Os autores descrevem inúmeras
vantagens na utilização deste sistema para vedação interna, dentre as quais destaca-se:
apresentação de maior resistência mecânica, possibilidade de aplicação sobre piso acabado
sem necessidade de escarificação, fácil remoção sem deixar marcas, maior isolamento térmico
e acústico por unidade de espessura, dentre outros. Uma desvantagem deste material está no
fato de este não apresentar boa resistência à umidade, necessitando receber revestimento em
áreas molhadas da edificação, não sendo portanto recomendado para áreas externas.
Além de alternativas que visa a substituição de sistemas tradicionalmente empregados
sem grandes impactos visuais, existem sistemas que procuram mudar a forma de se enxergar a
vedação vertical, através da utilização de produtos não convencionais, com uma abordagem
social-ambiental em edificações provisórias e de autoconstrução. Devido ao grande déficit
habitacional e ao elevado número de pessoas desabrigadas e em situação emergencial, surgem
as alternativas de produção da vedação vertical, utilizando materiais recicláveis ou
renováveis. Estas iniciativas foram identificadas nos trabalhos de Salado (2011) e Teixeira
(2013).
Salado (2011) propõe a utilização do painel de vedação vertical de tubos de papelão em
construções brasileiras principalmente, na construção de habitações provisórias. Devido ao
grande volume de papéis descartados no país, torna-se um resíduo abundante que pode ser
transformado em tubos de papelão, que é um elemento de grande resistência, devido a seu
formato tubular. O principal objetivo da pesquisa foi propor e analisar o desempenho técnico
e estrutural do painel formado por tubos.
O produto é bem atraente, pois é um material que não requer tecnologia avançada. Não
gera desperdício consideráveis, são passíveis de serem reciclados podendo ser transportados
em parte ou montados in loco; além de ser um material resistente e apto à utilização na
30
construção civil. Um ponto de fragilidade na utilização deste material, no Brasil, está
associado à falta de normatização de materiais inovadores que acabam limitando a sua
implementação nos sistema de vedação vertical. Por esse motivo, o painel de vedação vertical
de tubos de papelão possui desempenho técnico e estrutural satisfatório para o emprego no
Brasil, desde que se respeitem suas características e suas limitações técnicas (SALADO,
2011).
Outro tipo de proposta apresentada para os painéis é a utilização de bambus argamassados
para habitações provisórias. O trabalho apresentado por Teixeira (2013) demonstra o
potencial deste material para utilização em construções, visto que estes se renovam com
facilidade no meio ambiente e foram largamente utilizados em construções milenares em
vários países. A pesquisa objetivou apresentar uma modulação de elementos construtivos
como pilares e painéis de vedação de forma a racionalizar a construção, diminuir tempo de
execução e custos da obra. O autor destaca a vantagem ambiental do material visto que este é
renovável, bem como as características construtivas que favorecem a resistência ao
cisalhamento e de conforto térmico, entre outros. Teixeira (2013) ressalta os benefícios na
utilização do bambu como estratégia de conforto térmico para as edificações, devido ao fato
da sua forma cilíndrica e oca, que cria um bolsão de ar na estrutura interna do painel, o que
favorece o clima interno na edificação. A utilização do revestimento em argamassa favorece a
proteção do material natural e possibilita a aplicação de cerâmica ou pintura.
Os pontos de desvantagem na utilização do bambu, assim como outros tipos de madeiras,
estão relacionados ao ataque de insetos e micro-organismos, como fungos, o que afeta
negativamente a sua durabilidade, principalmente o colmo dos bambus, que é muito propício
a esse tipo de ataque. Também nos testes de resistência à umidade, os bambus obtiveram
resultado abaixo da média apresentada pela revisão da literatura.
No caso da pesquisa de Teixeira (2013), pôde-se concluir que os sistemas em painel de
bambus argamassados têm potencial para utilização em vedação vertical de habitações
provisórias. No entanto, ainda é necessário realizar alguns ensaios descritos na NBR 15.575
(ABNT, 2013) a fim de caracterizá-los completamente.
Nota-se que os trabalhos apresentados tratam os painéis propostos como uma alternativa
para construção de habitação provisória ou social. Foi observado que as análises físicas e de
desempenho foram primordiais para comprovar as hipóteses iniciais do potencial desses
materiais alternativos para a aplicação em vedação.
As vantagens na utilização de sistemas alternativos de vedação vertical estão relacionadas
à diminuição e à mitigação de impactos ambientais, bem como à possibilidade de composição
31
que responda melhor aos aspectos de segurança, de conforto e de resistência da edificação.
Um dos pontos comuns identificados nas pesquisas citadas está na necessidade de avanço em
pesquisas e em normatização, o que fragiliza a disseminação dos novos sistemas e que limita
o atendimento a demanda para as edificações habitacionais.
2.2.3 Sistemas de vedação industrializados
A industrialização pode ser entendida como organização e produção em série, devido à
mecanização do processo. Pode-se definir a construção industrializada de duas formas: pré-
fabricadas e industrializadas. A pré-fabricação é a fabricação industrial de parte da
construção, as quais podem ser fabricadas e montadas no canteiro de obras
(WEINSCHENCK, 2012). Já as industrializadas trabalham com subsistemas e sistemas
prontos, ou parcialmente prontos, diretos da fábrica, o que é marcado pela utilização de
componentes para montagem da edificação.
Os sistemas industrializados podem ser flexíveis, os quais são montados em partes. Eles
relacionam-se com os sistemas tradicionalmente empregados (de ciclo aberto) ou com os
sistemas industrializados (de ciclo fechado) e vêm prontos sem possibilidade de alteração
(OLIVEIRA, 2013).
São muitas as tipologias passíveis de serem empregadas na vedação vertical industrializada.
Usualmente, apresentam-se em duas formas: por meio de painéis pré-fabricados, no qual o
processo de moldagem acontece no próprio canteiro de obras, e por meio de composição de
componentes industrializados, onde a montagem pode ocorrer na indústria ou no canteiro de obra
(MÓDENA, 2009).
O Sistema Monólito EPS, parede de concreto moldada in loco, concreto PVC e painéis de
madeira mineralizada revestidos com argamassa são exemplos de painéis pré-fabricados,
enquanto o sistema Drywall e o sistema Light Steel Framing são exemplos de painéis
industrializados encontrados na literatura. Alguns destes trabalhos foram selecionados com
intuito de apresentar as vantagens e desvantagens dos sistemas pré-fabricados e
industrializados em comparação com a alvenaria cerâmica tradicionalmente empregada.
O sistema monólito EPS e o drywall são assuntos abordados no trabalho de Viana e Alves
(2013). O Sistema Monólito EPS é composto por um painel industrializado modular, pré-
fabricado, leve, tipo “sanduíche”, com núcleo de EPS, reforçado com telas eletrossoldadas em
suas duas faces ligadas ao EPS por conectores de aço, que recebe revestimento de concreto
armado que é usualmente aplicado em obras. Além do formato em sanduíche, existem outros
tipos de painéis, como o painel vazado, duplo, painel para laje e escada. Já o Drywall é um
32
sistema bastante difundido em várias tipologias de vedação vertical, devido a sua
versatilidade, seja para utilização em paredes internas ou externas. O sistema drywall é
constituído por um conjunto de elementos, sendo que sua estruturação se dá pela utilização de
perfis metálicos de aço galvanizado, formada por guias e montantes. Os perfis metálicos têm
formato de “U” ou “C” e tem a função de fixar as placas e estruturar o sistema. As placas que
fazem o papel de vedação são o gesso cartonado, em uma ou mais camadas, que, dependendo
da especificidade, tem uma coloração diferenciada. Por exemplo, no caso do uso interno, em
áreas secas, utiliza-se a placa padrão (ST), de cor branca; para ambientes úmidos, são
utilizadas as chapas resistentes a umidade (RU), de cor verde; e, para locais que necessitam de
uma maior resistência ao fogo, é usada a resistente a fogo (RF), na cor vermelho claro
(VIANA e ALVES, 2013).
Ainda segundo os autores, as vantagens do painel do Sistema Monólito de EPS é a leveza,
o bom isolamento térmico, a facilidade na instalação de tubulações hidráulicas e elétricas, a
redução de desperdício na obra e a facilidade e rapidez da montagem da parede. As principais
desvantagens são o seu custo inicial, que é mais elevado em relação ao metro quadrado da
alvenaria convencional, e a inexistência de normas que regulamentem o produto em si. Já o
sistema em Drywall, são mais leves, devido a pequena espessura dos componentes, é um
sistema racionalizado que evitar perdas e desperdício de materiais, apresentam maior
flexibilidade para os layouts das edificações, e ainda apresentam fácil e rápida instalação, sem
a necessidade de recortes para instalar as tubulações hidráulicas e elétricas. As desvantagens
estão na necessidade de se colocar reforços internos na parede para apoiar objetos mais
pesados e no seu custo unitário mais elevado, ao se comparar a sistemas tradicionalmente
empregados.
O sistema Light Steel Framing (LSF) utiliza perfis dobrados a frio, ou formados a frio,
produzidos a partir de chapas finas com espessura de 0,8 mm a 1,25 mm, de acordo com a
NBR 6355 (ABNT, 2003) para formar a sua estrutura de suporte das cargas. Nesse sistema,
são passíveis de serem utilizados diversos tipos de placas de fechamentos. Nos fechamentos
externos, pode-se utilizar o siding vinílico, placas de OSB (Oriented Standard Board) ou
placas cimentícias, entre outros. Nos fechamentos internos é comum a utilização de painéis
Drywall, placas de gesso, entre outros (DOMARASCKI e FAGIANI, 2009).
As vantagens na utilização deste tipo de sistema estão relacionadas à redução em 1/3 nos
prazos de construção e ao menor peso próprio do edifício, aliviando a solicitação da estrutura
com a uniforme distribuição dos esforços, por meio de paredes leves e portantes, o que
proporciona uma redução de 20% a 30% por metro quadrado no peso próprio, quando
33
comparados ao sistema convencional (DOMARASCKI e FAGIANI, 2009). Destaca-se que
existe a possibilidade de melhorar o desempenho acústico e térmico através da escolha nos
componentes de fechamento, além de facilitar a manutenção de instalações hidráulica,
elétrica, ar condicionado e gás, visto que o sistema é de fácil recomposição.
As desvantagens neste tipo de sistema estão relacionadas ao alto custo inicial, a
necessidade de mão de obra especializada para execução da obra e a dificuldade em
compensar eventuais problemas de alinhamento e prumo, isto em relação a sistemas
tradicionalmente empregados (SANTIAGO e ARAÚJO, 2008).
Painéis de madeira mineralizada são outra opção para sistemas de vedação vertical
industrializados. Conforme Adriazola (2008), as chapas minerais são produtos fabricados a
partir de partículas de madeira, em mistura com um aglutinante mineral e aditivo químico e
consolidado através de prensagem a frio. As chapas minerais são mais conhecidas pelo nome
de chapas de cimento-madeira, que são compostas basicamente de partículas ou fibras de
madeira (agregado), cimento Portland (aglomerante) e água. Aditivos químicos são
empregados para reduzir o tempo de cura do cimento, acelerando o desenvolvimento da
resistência. Este material é muito utilizado como preenchimento de divisórias internas, pois é
um ótimo isolante termo/acústico. Em sistemas de vedação vertical externa já existem
empreendimentos no Brasil que utilizam esta tecnologia. As paredes são levadas para o local
de instalação e chumbadas em pilares ou estruturas metálicas previamente instaladas
(ADRIAZOLA, 2008).
Os painéis de cimento-madeira possuem inúmeras vantagens tais como propriedades
termoisolantes , acústicas, maior resistência ao fogo, alta resistência à umidade e ao ataque de
agentes biodegradadores. Outra vantagem é possibilidade de usinagem com ferramentas
comuns e aplicação de materiais de revestimentos.
O sistema de vedação vertical de parede moldada in loco de concreto é um sistema
relativamente novo, porém, sua utilização tem crescido muito nos últimos anos,
principalmente em construções habitacionais em que as unidades se repetem em larga escala.
Uma das definições para este sistema é que se trata de um elemento obtido por moldagem no
seu local de utilização (COSTA, 2013). É considerado um sistema industrializado, pois ocorre
em uma unidade de produção padronizada no canteiro de obras, seguindo uma sequência
como de uma indústria.
Neste sistema, todos os painéis de vedação de cada ciclo construtivo de uma edificação
são moldadas em uma única etapa de concretagem, permitindo que, após a desforma, as
paredes já contenham, em seu interior, vãos para portas e janelas, tubulações, entre outros.
34
Entre as vantagens desse produto moldado in loco destaca-se a alta produtividade, custo geral
da obra competitivo, possibilidade de execução simultânea da estrutura e vedação, dispensam
os revestimentos tanto interno quanto externo, aumentam da qualidade final do edifício,
permite a reutilização das formas, aumentam a área útil da edificação, pois as espessuras das
paredes geralmente são menores, entre outros. Porém, possui desvantagens a serem
considerados de baixa flexibilidade, custo elevado das formas no investimento inicial,
necessidade de equipamentos de grande porte para o transporte das formas, entre outros.
Além das vantagens descritas nos sistemas citados, de modo geral, a utilização de
sistemas de vedação vertical industrializados está ligada à rapidez e à redução de desperdícios
no canteiro de obras, isto em razão da racionalização da produção (TEIXEIRA, 2013).
Usualmente, os sistemas industrializados são mais caros do que os sistemas convencionais, se
comparados diretamente, levando em consideração apenas os custos dos seus componentes,
porém, para que se torne viável é preciso levar em consideração todo o processo construtivo,
além das questões de desempenho, tratadas na NBR 15575-1 (ABNT, 2013).
2.2.4 Tipos de composição
A execução de painéis de vedação vertical ocorre através dos mais diversos métodos
construtivos, seja no levantamento da alvenaria por unidade individualizada, composta por
blocos, seja na composição de painéis por meio de peças industrializadas ou de peças
monolíticas.
Os sistemas convencionais sempre utilizaram as técnicas de levantamento de alvenaria,
por meio de fiadas de tijolos ou de blocos. No caso de levantamento de alvenaria em blocos,
sejam alternativos ou inovadores, o sistema apresenta características de montagem parecidas
com os sistemas tradicionais, porém, de forma padronizada, por meio de encaixes e de colas
quando necessário (DOMARASCKI e FAGIANI, 2009).
Nos sistemas industrializados de vedação vertical, além dos modelos pré-moldados, tem-
se os painéis compostos, que através de placas, dos mais diversos materiais, formam as
composições, que devem ser pensadas para responder a quesitos de segurança, desempenho,
conforto e estética. Um exemplo deste tipo de vedação seria o sistema em Wood Framing e
Steel Framing, sendo o primeiro estruturado em madeira e o segundo em aço utilizando várias
tipologias de placas para fechamento. As placas usualmente utilizadas na vedação nesses
sistemas são as de gesso cartonado, de OSB e de placa cimentícia. Na composição, muitas
vezes é requerido utilizar mantas internas no painel para melhorar o desempenho térmico e
acústico do sistema (MEIRELLES et al., 2012).
35
2.3 Componentes utilizados nos painéis de vedação vertical
A abordagem a seguir trata sobre dois sistemas de vedação vertical, bem como de seus
subsistemas e componentes na construção de edificações. Para tal considerou-se a construção
convencional em blocos cerâmicos e a construção industrializada em LSF, por estarem
intimamente relacionadas à pesquisa.
2.4 Construção convencional- Tijolo cerâmico
O bloco cerâmico é um componente bastante comum na construção brasileira sendo
comumente conhecido como tijolo cerâmico. É o produto mais empregado nas construções de
edificações habitacionais de interesse social (HIS). Sua produção é desenvolvida em larga
escala devido ao consumo elevado principalmente na construção das alvenarias de vedação ou
estrutural.
Este material é um dos componentes de construção mais antigos, sua utilização tem
registros que datam 4000 A.C, sendo um dos materiais mais conhecido no âmbito da indústria
da construção civil. A matéria-prima utilizada para produção de tijolos é a argila, que
apresenta uma coloração avermelhada. A fabricação dos blocos é feita através da queima do
produto em elevadas temperaturas (BARBOSA et al., 2011).
A NBR 15270 (ABNT, 2005) normatiza os parâmetros de fabricação, procedimentos
de ensaios de conformidade e tipologias de utilização. A norma é dividida em três
partes: NBR 15270-1(ABNT, 2005a) - Blocos cerâmicos para alvenaria de vedação; NBR
15270-2 (ABNT, 2005b) - Blocos cerâmicos para alvenaria estrutural; e NBR 15270-3
(ABNT, 2005c) - Blocos cerâmicos para alvenaria estrutural e de vedação – Métodos de
Ensaio. Nas Tabelas 1 e 2 são apresentadas as medidas e tolerâncias normativas para bloco
cerâmico.
Tabela 1 – Dimensões e tolerâncias dimensionais dos blocos cerâmicos para vedação.
Característica Largura
(L)
Altura
(H)
Comprimento
(C)
6 furos (cm) 9 14 19
8 furos (cm) 9 19 19 (Bloco principal) – 9 (1/2 bloco)
Tolerâncias individuais (mm) ± 5 ± 5 ± 5
Tolerâncias por média (13 blocos) (mm) ± 3 ± 3 ± 3
Fonte: NBR 15270 (ABNT, 2005).
36
Tabela 2 – Tolerâncias frente as características esquadro, planeza, espessura das paredes.
Característica Requisitos
Desvio em relação ao esquadro (D) 3mm
Planeza das faces / flecha (F) 3mm
Espessura das paredes externas 7mm
Fonte: NBR 15270 (ABNT, 2005).
Segundo Barbosa et al. (2011), os requisitos de atendimento à norma seguem os seguintes
procedimentos:
a) Identificação dos blocos – a gravação em uma das duas faces do bloco, a identificação
do fabricante, em baixo relevo ou reentrância, com caracteres de no mínimo 5 mm de
altura, sem que prejudique o seu uso. Deve-se constar no mínimo as seguintes
informações: identificação da empresa; dimensões de fabricação em centímetros, na
sequência largura (L), altura (H) e comprimento (C), na forma (L x H x C), podendo
ser suprimida a inscrição da unidade de medida em centímetros (Quadro 3, item 2); e,
b) Características visuais – o produto não deve apresentar defeitos sistemáticos, como
quebras, superfícies irregulares ou deformações que impeçam o seu emprego na
função especificada (Quadro 3, itens 4 e 5).
Quadro 3 – Requisitos a serem atendidos pelos blocos cerâmicos de acordo com a NBR 15270
(ABNT, 2005).
1- forma: O bloco de vedação deve possuir a
forma de um prisma reto;
2- medidas das faces dimensões efetivas.
3 - espessura dos septos e paredes externas dos
blocos;
37
Continuação Quadro 3
4- desvio em relação ao esquadro (D);
5- planeza das faces (F);
6- área bruta*: Área da seção de assentamento delimitada pelas arestas do bloco, sem desconto das
áreas dos furos, quando houver.
Fonte: Adaptado de Barbosa et al.(2011).
O sistema de vedação vertical em tijolo cerâmico, largamente difundido, é um sistema
simples de execução devido à modularização das peças que são assentadas uma a uma com
argamassa de assentamento, para efetuar a ligação entre as peças. Este tipo de vedação não
requer mão de obra especializada, isto justifica a falta de qualificação da maioria dos
profissionais que executam este tipo de sistema, apresentando apenas a prática profissional
para execução de procedimentos técnicos. Pode-se dividir este tipo de vedação em vedação
com ou sem função estrutural.
Na HIS, a tipologia mais empregada é a de tijolo cerâmico sem função estrutural,
devido ao custo deste produto ser mais acessível que os blocos, que apresentam função
estrutural. Porém, vários trabalhos têm indicado que este tipo de material apresenta índice de
desperdícios bem elevado e baixa produtividade no processo, além de problemas de qualidade
do produto final acabado (DOMARASCKI e FAGIANI, 2009). Além dos desperdícios
observados no processo executivo, ocorrem também perdas no transporte, armazenamento e
manuseio dos insumos necessários para a fabricação dos componentes do sistema de vedação
vertical em tijolos cerâmicos. Soma-se a esses os desperdícios oriundos da utilização de água
Septo (espessura mínima): 6 m. Parede
externa (espessura mínima): 7 mm.
38
e energia necessárias para a sua fabricação. Diante deste cenário, aponta-se para novas
alternativas de tipologias racionalizadas para a fabricação dos sistemas de vedação vertical.
Ainda no tocante a construção em tijolo cerâmico, vale salientar que devido a sua
técnica construtiva artesanal, os prazos de execução dos bens imóveis ficam mais longos, o
que o posterga a entrega final das HIS. Sobre este aspecto, vale lembrar que existe um déficit
habitacional expressivo por parte da população mais carente, que usualmente vive em áreas de
risco (VIANA e ALVES, 2013; BARATA, 2008).
2.5 Construção industrializada- Sistema Light Steel Framing
Os sistemas construtivos industrializados têm sido amplamente utilizados desde o fim
da Segunda Guerra Mundial. A necessidade de reconstrução em virtude da grande devastação
provocada pela Guerra levou países da Europa e da Ásia a investirem em sistemas
construtivos prontos, pré-fabricados, que proporcionassem maior produtividade e economia
de mão de obra, de custo muito alto nessas regiões. Os sistemas construtivos prontos seriam a
alternativa de melhor resposta no atendimento a obras residenciais, pois possibilitaria a
diminuição de prazo de execução em relação aos sistemas convencionalmente empregados
(FARIA, 2008).
Desde então, os avanços foram significativos para a industrialização na construção
civil, fortalecendo uma tendência atual, que busca a melhoria da produtividade e redução de
perdas através da implementação de sistemas construtivos alternativos em contraposição a
sistemas tradicionalmente empregados.
Os sistemas construtivos industrializados buscam, através de novas tecnologias, a
padronização, a racionalização das etapas, a melhoria nos processos construtivos e o aumento
de produtividade, com vistas a estreitar prazos de entrega e minimizar os desperdícios comuns
em sistemas construtivos tradicionais.
No tocante a esta temática, é importante salientar a diferença entre racionalização e
industrialização, pois os dois conceitos são diferentes, porem guardam estreita relação. A
racionalização parte do princípio que o processo mental governe a ação contra os desperdícios
temporais e materiais dos processos produtivos, aplicando o raciocínio sistemático, lógico e
resolutivo, isento de influxo emocional. Isso determina que práticas rotineiras convencionais,
antes sob a decisão humana, sejam substituídas por recursos e métodos baseados em
raciocínio sistemático, visando eliminar a casualidade nas decisões (ROSSO, 1980). Isso
proporciona para a construção civil melhorias significativas quanto a eliminação de
39
desperdícios e aumento de produtividade, pois evita o retrabalho ocasionado por decisões
equivocadas.
Por sua vez, a industrialização na construção civil é definida como a “utilização de
tecnologias que subsistem a habilidade do artesanato pelo uso da máquina”, conforme
Oliveira (1987, apud ROSSO, 2013, pag. 26). É importante salientar que nem toda obra
racionalizada é necessariamente industrializada, porém o inverso dessa afirmativa o é, pois o
conceito central da construção industrializada está contido na racionalização.
Existem várias alternativas construtivas que utilizam sistemas industrializados, que
pode ocorrer por meio da industrialização das partes dos sistemas que compõem a edificação
ou pode ocorrer de forma integral, ou seja, a edificação é totalmente industrializada, similar a
fabricação de um automóvel. Um dos sistemas industrializados mais difundidos no mundo é o
Light Steel Framing que utilizada a técnica de industrialização das partes do sistema
construtivo. Apesar de esse sistema ter sido muito pouco explorado nas edificações
habitacionais no Brasil, há três décadas o sistema tem sido utilizado em todo o mundo como
uma alternativa viável na construção de moradias.
O Light Steel Framing surgiu no século XIX, nos Estados Unidos, quando houve
necessidade de se empregar métodos rápidos e produtivos na construção de habitações.
Inicialmente, surgiram as construções em madeira, conhecidas por Wood Framing, precursora
do Steel framing em virtude de haver muita carência por moradias, sendo que o material mais
disponível em abundância, à época, era a madeira. A Figura 1 ilustra o sistema construtivo em
Wood Framing, precursora do Steel framing.
Figura 1 – Estrutura de residência em Wood Framing
Fonte: Strand Systems Engineer (2010)3
3 Disponível em: http://www.strandsystems.com/portals/0/Frame1.JPG. Acesso em: 08 out. 2012. Strand
Systems Engineer Inc, 2010.
40
Com o avanço da industrialização nos Estados Unidos, o aço passou a estar disponível
em quantidade e em vários tipos de produtos. Em meados de 1933, foi lançado o primeiro
protótipo de uma residência em Light Steel Framing, sugerindo a substituição da madeira pelo
aço na estruturação da edificação. Desde então, a utilização do Light Steel Framing cresceu
consideravelmente, passando este a ser largamente aplicado nas edificações residenciais,
tornado o sistema o mais comum e utilizado nos Estados Unidos (SANTIAGO et al., 2012).
Apesar de estar difundido em várias partes do mundo, o Light Steel Framing ou LSF
ainda é pouco utilizado nas construções habitacionais brasileiras, nas quais ainda predomina
métodos artesanais, a exemplo da construção em tijolo cerâmico (SANTIAGO et al., 2012). A
palavra Steel Framing, do inglês “ steel = aço” e “framing” = frame = estrutura, esqueleto,
disposição, construção”, conforme Crasto (1987). Por este motivo, ele é conhecido no Brasil
como construções que utilizam no esqueleto estrutural, o material aço.
De uma maneira básica, o sistema pode ser definido como uma estrutura constituída
por perfis formados a frio de aço galvanizado, que podem constituir painéis estruturais e não-
estruturais, vigas secundárias, vigas de piso, tesouras de telhado, entre outros componentes,
destacando que o fechamento do painel é proporcionado por placas. É um sistema construtivo
de concepção racional, cujo perfil formado a frio (PFF) é posicionado equidistante 400mm a
600mm para composição dos painéis verticais (CBCA, 2006). A Figura 2 ilustra uma
habitação de interesse social confeccionada em sistema Light Steel Framing.
Figura 2– Estrutura de residência em Light Steel Framing
Fonte: IFRAME (2015).
Devido às características pode ser denominado como um sistema autoportante em aço
de construção a seco, composto por subsistemas que se inter-relacionam para garantir o
cumprimento das funções definidas em projeto (FREITAS e CRASTO, 2006). A Figura 3
41
exemplifica os componentes Light Steel Framing, bem como os seus encaixes no sistema de
uma edificação residencial. Os elementos estruturais deste sistema são os perfis formados a
frio que são responsáveis pela integridade estrutural da edificação, resistindo aos esforços que
a estrutura sofrerá no decorrer da sua vida útil. Os demais componentes são responsáveis pelo
fechamento dos ambientes (placas, laje e cobertura).
Neste tipo de sistema construtivo as vedações verticais, que constituem parte
integrante do sistema, são denominadas painéis estruturais ou autoportantes, apresentando em
sua composição uma grande quantidade de perfis em aço muito leves, separados entre si a
distâncias que variam de 400 à 600mm, sendo esta dimensão definida por meio de cálculo
estrutural em função do projeto arquitetônico (CRASTO, 2005). Para o fechamento dos
painéis, constituídos pelos perfis em aço, são incorporados placas de diversos tipos de
materiais, sendo o mais comum para fechamento externo a placa cimentícia e o OSB (oriented
strand board), e na parte interna a placa de gesso acartonado.
Figura 3 – Esquema típico de casa em Steel Framing
Fonte: CBCA (2003).
42
O sistema em Steel Framing é painelizado, sendo que os painéis que formam a
edificação podem ser dimensionados com base nos dados disponíveis das tabelas de
dimensionamento estrutural para edificações com o sistema construtivo em Steel Framing
desenvolvidas pelo Centro Brasileiro da Construção em Aço (CBCA, 2005), atendendo a
norma ABNT NBR 14762 (2001), a qual foi substituída pela ABNT NBR 14762 (2010).
Estes paineis são constituidos pelos perfis que apresentam seções conforme suas
aplicações, e as mais comuns na construção civil são as seção U e C. Na Tabela 4 estão
apresentadas as seções mais comuns neste sistema. Destaca-se que o painel pesquisado neste
trabalho foi dimensionado conforme as tabelas apresentadas pelo CBCA (2005), onde são
descritas e apresentadas as principais informações e premissas de cálculos utilizadas no
desenvolvimento do cálculo estrutural. Nas Figuras 4 e 5 são apresentadas algumas seções e a
exemplificação de um painel montado em uma construção de edificações de 2 pavimentos.
Figura 4 – Perfis típicos para uso em Steel Framing: U simples, U enrijecido e cartola
Fonte: CBCA (2005).
Figura 5 – Parede revestida em edificações de 2 pavimentos
Fonte: CBCA (2003).
43
A nomenclatura dos componentes do sistema utilizada pelos profissionais para
identificação das partes e componentes do sistema Light Steel Framing são apresentados no
Quadro 4, com suas respectivas definições, sendo estas as utilizadas no desenvolvimento das
tabelas apresentadas no guia do CBCA (2005).
Quadro 4 – Termos utilizados no sistema Steel framing - concepção e dimensionamento
NOMENCLATURAS DEFINIÇÕES
Bloqueador Perfil utilizado horizontalmente no travamento lateral de montantes e vigas
Enrijecedor de apoio Perfil utilizado verticalmente no apoio de vigas de entrepiso, enrijecendo a alma
do perfil
Fita Fita de aço galvanizado empregado na diagonal como elemento de
contraventamento e, em combinação com os bloqueadores, para compor o
sistema de travamento lateral dos montantes de painéis de vigas e entrepiso
Guia Perfil utilizado como base e topo de painéis de parede e encabeçamento de
estruturas de entrepiso e telhados
Montante Perfil utilizado verticalmente na composição de painéis de parede
Montante auxiliar (king) Montante fixado à ombreira ou utilizado nos limites laterais das aberturas de
painéis não estruturais
Montante de composição
(cripple)
Perfil utilizado verticalmente na composição de painéis de parede, sobre e
abaixo das aberturas
Ombreira (jack) Perfil utilizado verticalmente para apoio da verga ou de painel de parede sobre
abertura
Sanefa Perfil utilizado para encabeçamento de estruturas de entrepisos
Terça Perfil utilizado para apoio de telhas, placas de revestimento ou painéis de
cobertura
Viga Perfil utilizado horizontalmente na composição de entrepisos
Verga Perfil utilizado horizontalmente sobre as aberturas (portas, janelas, etc.) para
suporte da estrutura do entrepiso e/ou do painel do andar superior
Fonte: Adaptado CBCA (2005)
Figura 6 – Modelo de perfis U e Ue
Fonte: CBCA (2003)
44
O perfil U (guia) possui alma (𝑏𝑤) e mesa (𝑏𝑓), que também pode ser chamado de
flange ou aba, mas não possui a borda (D) que está presente no montante, denominado Ue
(enrijecido), conforme Figura 6.
Nas Tabelas 3 e 4 estão apresentadas as definições e as medidas usualmente
empregadas. As cantoneiras são utilizadas como conexões de elementos, onde o perfil Ue não
é adequado (Tabela 3). Recomenda-se que o limite de escoamento dos perfis de aço zincado,
determinado de acordo com a norma NBR 6673, não deve ser inferior a 230 MPa (ABNT,
2005).
Tabela 3 – Designações dos perfis de aço formados a frio para uso em Light Steel Framing e suas
respectivas aplicações
Seção Transversal Série Designação Utilização
U simples
U 𝑏𝑤 𝑥 𝑏𝑦 𝑥 𝑡𝑛
Guia
Ripa
Bloqueador
Sanefa
U enrijecido
U𝑒 𝑏𝑤 𝑥 𝑏𝑓 𝑥 𝑡𝑛
Bloqueador
Enrijecedor de alma
Montante
Verga
Viga
Cartola
Cr 𝑏𝑤 𝑥 𝑏𝑓 𝑥 𝐷 𝑥 𝑡𝑛
Ripa
Cantoneira de abas desiguais
U 𝐿 𝑏𝑓11 𝑥 𝑏𝑓12 𝑥 𝑡𝑛 Cantoneira
Fonte: Santiago et al. (2012).
45
As dimensões dos perfis seguem padronização internacional conforme as definidas nas
tabelas de dimensionamento estrutural para edificações com o sistema construtivo em Steel
Framing, parâmetros previstos para edificações de até dois pavimentos, publicadas pela
CBCA (2003). Na Tabela 4 são apresentadas as dimensões dos perfis usualmente utilizados
nos projetos destas edificações.
Tabela 4 – Dimensões Nominais Usuais dos Perfis de Aço para Light Steel Framing
Dimensões
(mm)
Designação
(mm)
Largura da alma
𝑏𝑤
(mm)
Largura da
mesa 𝑏𝑓
(mm)
Largura do
enrijecedor da
borda=
D (mm)
Ue 90x40 Montante 90 40 12
Ue 140x40 Montante 140 40 12
Ue 200x40 Montante 200 40 12
Ue 250x40 Montante 250 40 12
Ue 300x40 Montante 300 40 12
Ue 90x40 Guia 92 38 -
Ue 140x40 Guia 142 38 -
Ue 200x40 Guia 202 38 -
Ue 250x40 Guia 252 38 -
Ue 300x40 Guia 302 38 -
L 150x40 Cantoneira de
abas desiguais 150 40 -
L 200x40 Cantoneira de
abas desiguais 200 40 -
Cr 20x30 Cartola 250 40 12
Fonte: Santiago et al. (2012)
Diferente dos montantes, as guias não devem transmitir nem absorver os esforços. As
dimensões da alma dos perfis Ue variam geralmente de 90 a 300 mm (medidas externas). Já
os perfis U apresentam a largura da alma maior que a do perfil Ue, a fim de permitir o encaixe
deste no perfil guia ou U.
Para realizar os procedimentos de cálculos de dimensionamento dos painéis por meio
da Tabela 5 de dimensionamento estrutural do CBCA (2003), é necessário considerar ações
permanentes e variáveis, as quais incluem sobrecargas na cobertura e no piso (caso o edifício
seja de mais de um pavimento), bem como ação decorrente da força de vento. Além das
considerações apresentadas também são levados em consideração a atuação de uma ação
46
acidental devida à deposição de neve no valor máximo de 0,95 kN/m2. No caso das ações
variáveis decorrentes das ações de vento, elas devem ser consideradas incidindo
perpendicularmente aos painéis de vedação, sendo que os valores para velocidade básica do
vento, 𝑉0, sofreram variações (30, 35, 40, 45 e 50 m/s), para levar em consideração o local de
implantação da edificação (CBCA, 2005).
Para a definição das distâncias entre os perfis no painel LSF por meio da Tabela 5,
deve-se considerar a largura, comprimentos total da edificação, bem como o pé-direito da
edificação a ser projetada A largura da edificação é considerada aquela com dimensão
paralela às vigas de piso suportadas pelas paredes autoportantes, enquanto o comprimento da
edificação, a dimensão perpendicular às vigas de piso, vigas de cobertura/forro ou tesouras do
telhado (SANTIAGO et. al., 2012). Definido o local de implantação, a altura do pé-direito, a
largura da edificação e o espaçamento dos montantes, o tipo de perfil e a sua respectiva
espessura a ser utilizada no painel LSF pode ser obtida diretamente na Tabela 5. Destaca-se
que as tabelas apresentadas no CBCA (2003) podem ser utilizadas para o dimensionamento de
painéis em perfil metálico, para projeto de edificação residencial de até dois pavimentos.
Tabela 5 – Montantes para pé-direito de 2450mm, suportando somente telhado e forro
Velocidade
básica do Vento
𝐕𝟎 (m/s)
Designação Espaçamento
(mm)
Espessura dos perfis
(mm)
Largura da edificação
III e IV II 7250 8500 9750 11000
30
M90x40
M140x40
400
600
400
600
0,95
0,95
0,95
0,95
0,95
0,95
0,95
0,95
0,95
0,95
0,95
0,95
0,95
0,95
0,95
0,95
35 30
M90x40
M140x40
400
600
400
600
0,95
0,95
0,95
0,95
0,95
0,95
0,95
0,95
0,95
0,95
0,95
0,95
0,95
0,95
0,95
0,95
40 35
M90x40
M140x40
400
600
400
600
0,95
0,95
0,95
0,95
0,95
0,95
0,95
0,95
0,95
0,95
0,95
0,95
0,95
1,25
0,95
0,95
45 40
M90x40
M140x40
400
600
400
600
0,95
1,25
0,95
0,95
0,95
1,25
0,95
0,95
0,95
1,25
0,95
0,95
0,95
1,25
0,95
0,95
50 45
M90x40
M140x40
400
600
400
600
0,95
1,55
0,95
0,95
0,95
1,55
0,95
0,95
1,25
1,55
0,95
0,95
1,25
1,55
0,95
0,95
50
M90x40
M140x40
400
600
400
600
1,25
2,25
0,95
0,95
1,25
2,25
0,95
1,25
1,25
2,25
0,95
1,25
1,25
2,25
0,95
1,25
Fonte: CBCA (2003).
47
2.6 Placas para composição do SVVIE em LSF
A vedação vertical no sistema LSF é composta por painéis estruturados em aço e
placas dos mais diversos materiais. Existem vários possibilidades de composições nos painéis
Light Steel Framing, porém os mais utilizados são: o gesso acartonado internamente e as
chapas cimentícias e de OSB externamente à estrutura (CBCA, 2012).
a) Placa cimentícia
A placa cimentícia é um componente bastante difundido nas edificações para
fechamento estrutural com acabamento uniforme. Usualmente, tem sido incorporado na
construção de edificações habitacionais através no sistema LSF. Por definição, é toda chapa
delgada que contem cimento na composição. São compostas basicamente por uma mistura de
cimento Portland, fibras de celulose ou sintéticas e agregados (SANTIAGO et. al., 2012).
São divididas em dois grupos: com fibras dispersas na matriz e com malha de fibra de
vidro em ambas as superfícies. Uma de suas inúmeras vantagens é a possibilidade de
utilização no fechamento externo ou interno das edificações, principalmente em áreas
molháveis, substituindo o gesso acartonado, e em áreas expostas a ação do tempo, como
chuva e umidade. Elas apresentam as seguintes características técnicas, segundo Santiago (et
al., 2012) :
- Elevada resistência a impactos;
- Grande resistência à umidade;
- São Incombustíveis;
- Podem ser curvadas depois de saturadas;
- Apresentam baixo peso próprio (até 18 kg/m2);
- Rapidez de execução: sistema de montagem semelhante ao do gesso acartonado; e,
- É compatível com a maioria dos acabamentos ou revestimentos, como pintura
acrílica.
As dimensões dessas placas variam de acordo com o fabricante, porém as chapas
utilizadas para sistemas de fechamento em LSF são comercializadas com largura fixa de
1,20m e comprimento que varia entre 2,00m, 2,40m e 3,00m. A espessura também varia entre
6, 8 e 10 mm, conforme a função e aplicação da placa (Tabela 6).
48
Tabela 6 – Características físicas das Placas cimentícias.
Espessura Comprimento Largura Peso da Placa Peso por m²
6 mm
2,00 m 1,20 m 24,4 kg 10,2 kg
2,40 m 1,20 m 29,4 kg 10,2 kg
3,00 m 1,20 m 36,7 kg 10,2 kg
8 mm*
2,00 m 1,20 m 32,6 kg 13,6 kg
2,40 m 1,20 m 39,2 kg 13,6 kg
3,00 m 1,20 m 49,0 kg 13,6 kg
10 mm*
2,00 m 1,20 m 40,8 kg 17,0 kg
2,40 m 1,20 m 49,0 kg 17,0 kg
3,00 m 1,20 m 61,2 kg 17,0 kg
12 mm*
2,00 m 1,20 m 58,8 kg 20,4 kg
3,00 m 1,20 m 73,5 kg 20,4 kg
* Placa disponíveis com bordas longitudinais rebaixadas para Juntas Invisíveis.
Fonte: Brasilit4 (2015).
b) Placa Gesso
O gesso acartonado, conhecido pela sua utilização no sistema Drywall, é composto por
placas leves em gesso montado sobre cartão, estruturadas por perfis metálicos ou de madeira,
fixas ou desmontáveis e geralmente monolíticas. No sistema LSF, usualmente essas placas
constituem o fechamento vertical da face interna dos painéis estruturais e não-estruturais, bem
como as divisórias internas. Elas são fabricadas industrialmente e compostas de gesso, água,
aditivos e revestidas em ambos os lados com lâminas de cartão, que conferem ao gesso
resistência à tração e flexão.
A placa de gesso apresenta pouca resistência à umidade, por isso sua utilização é
indicada apenas para o interior da edificação. Caso seja usada em áreas molhadas, requer
proteção por revestimento estanque.
Muito utilizada para compartimentação das edificações em geral, a placa de gesso
acartonado, no sistema Drywall ou Steel, torna-se uma alternativa versátil para construção de
edificações habitacionais. As dimensões comercializadas apresentam-se variadas em largura
de 1,20m e comprimento que varia de 1,80m a 3,60m, de acordo com o fabricante. A
espessura pode variar de 9,5mm, 12,5 mm ou 15 mm (Tabela 7).
Os tipos de placas encontradas no mercado nacional são três:
- Placa Standard (ST) para aplicação em paredes destinadas a áreas secas;
4 Disponível em: http://www.brasilit.com.br/produtos/construcao-industrializada. Acesso em: 20 jul. 2015.
49
- Placa Resistente à Umidade (RU), também conhecida como placa verde, para
paredes destinadas a ambientes sujeitos à ação da umidade, por tempo limitado de forma
intermitente;
- Placa Resistente ao Fogo (RF), conhecida como placa rosa, para aplicação em áreas
secas, em paredes com exigências especiais de resistência ao fogo.
Tabela 7 – Placa de gesso acartonado – medidas comerciais
Espessura
(mm) Largura
(mm) Comprimento
(mm)
9,50 600 1.200 1.800 2.000 2.400 2.700
12,5 600 1.200 1.800 2.000 2.400 2.700
15,0 600 1.200 1.800 2.000 2.400 2.700
Fonte: Knauf5 (2015)
d) Placa de madeira mineralizada
A placa de madeira mineralizada ou cimento-madeira é um produto ainda pouco
difundido no Brasil, pois sua utilização está mais voltada para composição de divisórias e
forros, com objetivo de promover o isolamento termoacústicos em ambientes.
O produto utiliza fibras longas de madeira selecionada, que recebem a adição de
cimento, após sofrerem um processo de mineralização, em sua mistura estão associados
aglutinante mineral e aditivo químico, sendo consolidadas através de prensagem a frio
(IWAKIRI, p. 110, 2003). Esse produto é mais conhecido pelo nome de placa cimento-
madeira sendo composta basicamente de partículas ou fibras de madeira (agregado), cimento
Portland (aglomerante) e água. Aditivos químicos são empregados para reduzir o tempo de
cura do cimento, acelerando o desenvolvimento da resistência (LATORRACA, 2000).
Após a composição do traço a mistura é depositada em fôrmas, que são prensadas em
diferentes dimensões e espessuras, adequadas aos diversos tipos de utilização (CAMILLO,
2010). Utilizada na Europa e Estados Unidos há muitos anos, a placa é produzida com
madeiras da espécie coníferas, principalmente pinheiros e abetos (VAN ELTEN, 2006). São
diversas as dimensões destas placas, podendo ser utilizadas para composição de diversos
sistemas construtivos, inclusive vedações verticais. As placas de madeira mineralizada tem
um excelente comportamento com relação a propriedades termoisolante seja como peça
5 Disponível em: http://www.knauf.com.br/popup.php?id=334. Acesso em: 20 jul. 2015.
50
monolítica ou no conjunto construtivo. Na Tabela 8, apresenta-se algumas configurações
deste produto, baseada em uma indústria fornecedora.
Tabela 8 – Características físicas e mecânicas das placas de madeira mineralizada utilizada em
vedação vertical externa e interna.
Espessura mm 15 20 25 30 35 40 50 75
Comprimento mm 2400
2000 2000
2400
2000 2000
2400
2000 2000
2400
2000 2000
Largura mm 600
Massa superficial Kg/m² 8 10 11,5 13 14 16 18 26
Resistencia térmica Declarado
𝑅𝐷 m²K/W 0,20 0,30 0,35 0,45 0,50 0,60 0,75 1,15
Tensão de Compressão 10%
deformação 𝜎10 kPa ≥ 200 ≥ 150
Fator de resistência à difusão
de vapor de água 𝜇 - 5
Reação ao fogo - Euroclasse
Calor específico 𝐶𝜌 kJ/kgk 1,81
Fonte: Celenit6 (2015).
Existem vários fornecedores internacionais deste material, porém, no Brasil, existe
somente a indústria Climatex fabricando a placa de madeira mineralizada, também
denominada de painel cimento-madeira. Na Tabela 9 estão expostas as medidas encontradas
no mercado nacional.
Tabela 9 – Dimensões das Placas de madeira mineralizada utilizada em vedação vertical externa e
interna
REFERÊNCIA CP25/250 C35/200 CP35/250 CP50/250 CP75/250
Espessura (mm) 25 35 35 50 75
Largura (mm) 840 484 840 840 840
Comprimento (mm) 2480 1980 2480 2480 2480
Kg/Placa 25 15 32,5 41 50
Fonte: Catálogo de produtos Climatex7 (2014).
6 Disponível em: http://www.ecoplace.pt/html/celenit_nb.html. Acesso em: 20 jul. 2015.
7 Disponível em: http://www.diplac.com.br/diplac/produtos/forro_climatex.pdf. Acesso em: 06 jul. 2015.
51
2.7 Avaliação de Desempenho nas Edificações Habitacionais
Muitos fatores influenciam no desempenho de uma edificação. Neste trabalho, com a
finalidade de subsidiar o desenvolvimento das hipóteses relacionadas à viabilidade técnica da
do painel proposto na pesquisa, são abordados aspectos relacionados ao desempenho
estrutural e térmico prescritos na NBR 15.575 (ABNT, 2013), Parte 1 e 4, bem como
subsidiariamente se utilizará a norma NBR 15.220 (ABNT, 2005) que estabelece o
zoneamento bioclimático brasileiro e as diretrizes construtivas para habitações unifamiliares
de interesse social.
2.7.1 ABNT NBR 15575 – Desempenho - Edificações Habitacionais
Antes do surgimento da NBR 15.575, houve muitas iniciativas que visavam à melhoria
da qualidade de edificação, as quais se tornaram a fundamentação da norma de desempenho
como é conhecida hodiernamente. Um recorte histórico sobre a preocupação com a qualidade
e com o desempenho na construção em larga escala no mundo é o contexto do pós-II Guerra
Mundial, a partir de 1945.
Na década de 1960, surgiram as primeiras diretrizes comuns para avaliação técnica de
edificações (UEATc) e, em 1984, a ISO 6241 Performance Standards in building: principles
for their preparation and factors to be considered – Padrões de desempenho em edifícios:
princípios para sua preparação e fatores a serem considerados). A década de 1980 é marcada
por grandes avanços na construção civil brasileira, em relação aos aspectos ligados ao
controle de qualidade e de desempenho, uma vez que se iniciou, em 1980, a elaboração de
critérios mínimos para avaliação de desempenho de habitação (BNH) e, em 1988, a
elaboração de critérios mínimos para habitações térreas de interesse social. O Sistema
Nacional de Avaliações Técnicas (SINAT), em 2007, também contribuiu com a melhoria da
edificação brasileira (SOUZA, 2012). Na Figura 7 apresenta-se uma pequena trajetória das
principais iniciativas na determinação de parâmetros para a melhoria nos padrões de
eficiência das edificações brasileiros.
52
Figura 7 – Trajetória da construção dos padrões de eficiência das edificações
Fonte: Neto et al. (2014)
O conjunto de normas de desempenho foi estabelecido com a finalidade de atender aos
requisitos do usuário em relação à edificação habitacional, que, por sua vez, determinam os
padrões mínimos aceitáveis, os quais independem dos tipos de sistemas construtivos
empregados e dos materiais envolvidos no processo.
Essas normas exploram conceitos que não são contemplados em normas prescritivas
específicas, pois abordam assuntos como manutenibilidade da edificação, durabilidade do
sistema, entre outros. Torna-se um compêndio de informações com respostas efetivas à
segurança, ao conforto e à operacionalização das edificações, por meio de soluções
tecnicamente adequadas. Em relação a esse assunto, o termo desempenho refere-se ao
comportamento em uso de uma edificação e de seus sistemas, conforme consta na NBR
15575-1 (ABNT, 2013). O comportamento em uso, por sua vez, é avaliado com base nos
requisitos de desempenho obtidos por intermédio das exigências do usuário da edificação, a
fim de atender suas necessidades básicas. Esses requisitos são expressos quantitativamente e
apresentados através de critérios estabelecidos, sendo: M – Mínimo (obrigatório); I –
Intermediário; S – Superior.
A NBR 15575-1 é a parte da norma em que estão descritos os conceitos básicos para
subsidiar todas as demais partes, estabelecendo uma lista de exigências dos usuários que deve
ser atendida pela edificação como um todo.
53
Quadro 5 – Lista geral dos requisitos dos usuários
REQUISITO EXIGÊNCIAS DO USUÁRIO
Segurança
Segurança estrutural;
Segurança contra incêndio;
Segurança no uso e na operação.
Habitabilidade
Estanqueidade;
Desempenho térmico;
Desempenho acústico;
Desempenho lumínico;
Saúde, higiene e qualidade do ar;
Funcionalidade e acessibilidade;
Conforto tátil e antropodinâmico.
Sustentabilidade
Durabilidade;
Manutenibilidade;
Impacto ambiental.
Fonte: NBR 15575-1 (ABNT, 2013).
A NBR 15575-4 (ABNT, 2013b) trata dos sistemas de vedações verticais internas e
externas (SVVIE) das edificações habitacionais de até cinco pavimentos. De acordo com esta
norma os SVVIE, além de dar volumetria e compartimentação aos espaços das edificações,
têm a função de integrar os demais elementos da construção. Mesmo que não desempenhem
função estrutural, podem sofrer com as ações decorrentes das estruturas e sua movimentação
pode servir de contraventamento de estruturas reticuladas. Uma característica dos SVVIE é a
interação com os demais elementos e com sistemas construtivos, por exemplo, as esquadrias,
os pisos e as instalações. Conforme a NBR 15575-4 (ABNT, 2013), suas funções vão além da
capacidade de fixação de peças suspensas, compartilhamento em caso de incêndio,
estanqueidade à água, entre outros.
Para um melhor entendimento da norma, é preciso compreender como ela é
apresentada e onde se encontram as informações que, para cada necessidade do usuário e para
cada condição de exposição, aparecem na sequência de Requisitos de Desempenho, Critérios
de Desempenho e respectivos Métodos de Avaliação (CBIC, 2013).
2.7.2 Desempenho estrutural
O SVVIE deve apresentar requisitos de desempenho estrutural, relacionados à
estabilidade e à resistência estrutural, que façam com que o nível de segurança leve em
consideração as combinações de ações passíveis de ocorrências durante a vida útil da
edificação ou do sistema. Uma premissa de projeto define que o desempenho de SVVIE sem
função estrutural também deve considerar a realização de verificação analítica ou o ensaio de
cargas laterais uniformemente distribuídas, uma vez que é preciso simular as ações
54
horizontais, devido ao vento, e considerar para efeito de desempenho estrutural conforme
NBR 15575-4 (ABNT, 2013b).
Os ensaios para os SVVIE têm o objetivo de confirmar se o sistema está adequado aos
requisitos do usuário e se atendem aos critérios estabelecidos. Para se obter essas
informações, são aplicados métodos de avaliação que fornecem dados para comprovação da
viabilidade, ou não, de determinado sistema. Ressalta-se que o nível de desempenho aceito é o
M (mínimo), ou seja, aquele que atende pelo menos às premissas de projeto.
De acordo com a NBR 15575-4 (ABNT, 2013b), para a avaliação do desempenho
estrutural é necessário verificar os seguintes requisitos: estabilidade e resistência estrutural do
sistema. Serão apresentados na sequencia apenas os critérios para avaliação quanto às
solicitações de cargas proveniente de peças suspensas atuantes, impacto de corpo mole,
impacto de corpo duro, por serem estes critérios ligados a pesquisa aqui desenvolvida.
a) Ensaio de corpo mole
O Impacto de corpo mole visa simular os danos causados pela energia dispendida por
impactos de choque acidentais os quais são gerados pela própria utilização do edifício ou
provocados por tentativa de intrusão na edificação. O ensaio é realizado por meio de um
impactador (saco de couro), o qual é lançado em movimento pendular de diferentes alturas,
atingindo sempre as partes opacas da vedação, isto é, fora das regiões dos caixilhos, nas
seções mais desfavoráveis do componente ou do elemento construtivo. Os elementos
impactados não podem apresentar: falhas, transpasses ou ruína.
O ensaio de impacto de corpo mole no corpo de prova consiste na submissão do painel
a impactos através de um saco cilíndrico de couro de massa de 40 kg, obtida por meio do
preenchido com esferas do vidro (do tipo bola de gude) ou areia seca conforme apresentado
na Figura 08. O saco cilíndrico, denominado pela norma de corpo mole, deve ficar em
repouso tangencial a superfície do corpo de prova, tendo sua projeção de centro de massa
coincidindo com o ponto onde o impacto deve ser aplicado.
Na sequencia, o saco cilíndrico de couro de ser elevado a altura de 15/30/45/90 cm e
posteriormente abandonado em movimento pendular, resultando em energias de impacto da
ordem de 60/ 120/ 180/ 360 J, respectivamente, conforme Tabelas 10 e 11, CBIC (2013).
55
Figura 8 – Ensaio de Impacto de corpo mole
Fonte: Freitas (2015).
Tabela 10 – Impacto de corpo mole para vedações verticais internas
Elemento
Energia de Impacto de
Corpo Mole
(J)
Critérios de Desempenho
Vedações com
função
estrutural
360 Não ocorrência de ruína (estado-limite último)
240 São permitidas falhas localizadas
180 Não ocorrência de falhas(estado-limite de serviço)
120 Não ocorrência de falhas (estado-limite de serviço)
Limitação dos deslocamentos horizontais:
dh ≤ h/250
dhr ≤ h/1 250
60 Não ocorrência de falhas (estado-limite de serviço)
Vedações sem
função
estrutural
120 Não ocorrência de ruína (estado-limite último)
São permitidas falhas localizadas
60 Não ocorrência de falhas (estado-limite de serviço)
Limitação dos deslocamentos horizontais:
dh ≤ h/125𝑎
dhr ≤ h/625
𝑎 Para paredes leves (G ≤ 600 N/m²), sem função estrutural, os valores do deslocamento instantâneo (dh )
podem atingir o dobro do valor indicado nesta Tabela.
NOTA Aplica-se também casas térreas e sobrados.
Fonte: NBR 15575-4 (ABNT, 2013).
Para casas térreas são estabelecidos que as SVVE sem função estrutural após serem
ensaiados por meio de protótipos devem atender as diretrizes estipuladas, bem como o nível
de desempenho na Tabela 11, com as seguintes diferenças:
I) Impactos externos (de fora para dentro):
56
- Não ocorrendo falhas até o impacto de 240J e suportando 720 J → Nível M;
- Limitando-se os deslocamentos a dh ≤ h/250 e dhr ≤ h/1.250 para o impacto de 240J,
não ocorrendo falhas até o impacto de 480J e suportando 960J → Níveis “I” e “S”;
II) Para sistemas leves (G ≤ 600 N/m2) podem ser permitidos deslocamentos
horizontais instantâneos iguais ao dobro do deslocamento instantâneo acima, desde que os
deslocamentos horizontais residuais atendam ao valor máximo definido. Tal condição também
pode ser adotada no caso de sistemas destinados a sobrados unifamiliares, considerando o
choque no centro do painel ensaiado;
III) Impactos internos (de dentro para fora):
- Não há distinção de níveis de desempenho, não devendo ocorrer falhas até o impacto
de 180J e nem ruína no impacto de 480J.
Tabela 11 – Impacto de corpo mole para vedações verticais externas (fachadas) de casas térreas, sem
função estrutural.
Elemento Impacto
Energia de
Impacto de
Corpo Mole
(J)
Critérios de Desempenho
Vedações sem função
estrutural
Impacto externo
(acesso externo ao
público)
480 Não ocorrência de ruína (estado-limite
último) 360
240
Não ocorrência de falhas (estado-limite de
serviço)
Limitação dos deslocamentos horizontais:
dh ≤ h/125
dhr ≤ h/625
180 Não ocorrência de falhas (estado-limite de
serviço) 120
Impacto interno
360 Não ocorrência de ruína (estado-limite
último) 180
120
Não ocorrência de falhas (estado-limite de
serviço)
Limitação dos deslocamentos horizontais:
dh ≤ h/125𝑎
dhr ≤ h/625
Vedação vertical
externa, sem função
estrutural, constituída
por elementos leves
(G < 60 kg/m2)
Impacto externo
(acesso externo ao
público)
360
Não ocorrência de ruína (estado-limite
último)
180
120
Não ocorrência de falhas (estado-limite de
serviço)
Limitação dos deslocamentos horizontais:
dh ≤ h/62,5
dhr ≤ h/625
Revestimento interno das vedações verticais
externas não estruturais multicamadasª
60 Não ocorrência de falhas
120
Não ocorrência de rupturas localizadas
Não comprometimento da segurança e da
estanqueidade à água
Fonte: NBR 15575-4 (ABNT, 2013).
57
b) Ensaio de Corpo Duro
O Impacto de corpo duro visa simular choques acidentais ocasionais. Para isso, são
utilizadas duas esferas de aço com diâmetro de 5 cm/peso de 5N (impactos de utilização) e
diâmetro de 6,25cm / peso de 10N (impactos de segurança) conforme Figura 9. Os elementos
impactados não podem apresentar:
- Fissuras, esmagações ou qualquer outro tipo de dano (impactos de utilização); e,
- Ruptura ou traspassamento da vedação promovido pelo impacto do corpo duro.
Para simular estas condições, a NBR 15575-4 prevê a realização de impactos através
das esferas que são suspensas por um cabo de aço guia.
No procedimento do ensaio a esfera será afastada da superfície, até que o centro de
massa atinja as cotas relacionadas à energia necessária para definição do desempenho
estrutural avaliado. A face do painel é submetida a 10 cargas de impactos regularmente
aplicados na superfície, através da elevação do corpo duro em uma altura de 50/100 cm e
posteriormente abandonado em movimento pendular, resultando em energias de impacto de
2,5/10J, conforme Tabela 12.
Tabela 12 – Impacto de corpo duro para vedações verticais externas (fachadas)
Sistema Impacto
Energia de
Impacto de
Corpo Duro
(J)
Critérios de Desempenho
Vedação
vertical com
ou sem
função
estrutural
Impacto interno
(todos os
pavimentos)
2,5 Não ocorrência de falhas
10 Não ocorrência ruptura nem traspasse
Impacto externo
(acesso externo
ao público)
3,75 Não ocorrência de falhas
Profundidade da mossa p ≤ 2,0mm
10 Não ocorrência de ruptura nem traspasse
20 Não ocorrência de ruína, caracterizada por ruptura ou
transpassamento (estado limite último).
Vedação
vertical com
ou sem
função
estrutural
Impacto interno
(todos os
pavimentos)
2,5 Não ocorrência de falhas
10 Não ocorrência ruptura nem traspasse
2,5 Não ocorrência de falhas
Profundidade da mossa p ≤ 2,0mm
10 Não ocorrência ruptura nem traspasse
Fonte: Adaptado de NBR 15575-4 (ABNT, 2013).
58
2.7.3 Desempenho Térmico
2.7.3.1 Propriedades térmicas
As características físicas e térmicas dos materiais influenciam as trocas de energia com
o meio, por este motivo o entendimento das mesmas é de fundamental importância quando se
procura analisar o desempenho térmico das edificações. Para verificar o comportamento
térmico dos materiais são utilizadas expressões matemáticas que procuram representar os
processos de transmissão de calor (FROTA, 2001).
Os métodos de cálculo para obtenção destas propriedades térmicas, tanto de um
componente quanto do sistema existente em uma edificação, estão descritos na NBR 15220-2
(ABNT, 2005), a normal permite consultar procedimentos de cálculo para avaliação da
resistência, transmitância e capacidade térmica de um material homogêneo e heterogêneo,
bem como consultar outras propriedades, como atraso térmico, fator solar de elementos e
componentes de edificações, como valores de resistência térmica para câmaras de ar
ventiladas e não ventiladas, resistências térmicas superficiais internas e externas, absortância
para radiação solar e emissividade para radiações a temperaturas comuns, entre outras
(SILVA, 2010).
Visto que estas propriedades são importantes na avaliação do desempenho da
edificação, apresenta-se na sequência as definições e equações, conforme NBR 15220-2
(ABNT, 2005), que serão utilizadas no decorrer desta pesquisa com a finalidade de avaliar as
propriedades termofisicas dos componentes que serão utilizados na sistema de vedação
vertical pesquisado.
Figura 9 – Esferas utilizadas nos ensaios de Impacto de corpo duro
Fonte: Freitas (2015)
59
a) Resistência térmica (R) – Quociente da diferença de temperatura verificada entre
as superfícies de um elemento ou componente construtivo pela densidade de fluxo de calor,
em regime estacionário. Determinada pela Equação 1.
R = e/λ (1)
em que R - Resistência térmica - (m².K)/W ; λ - Condutibilidade térmica do material -
W/(m.K); e, e – Espessura - (m).
b) Resistência térmica total (Rt)
A resistência térmica total de um componente plano constituído de camadas
homogêneas e não homogêneas, perpendiculares ao fluxo de calor, é determinada pelas
Equações 2 e 3. Considera-se para tanto a soma das resistências de cada componente, mais as
resistências térmicas de superfície à superfície.
b1) Superfície a superfície (𝑅𝑡)
𝑅𝑡 = 𝐴𝑎 + 𝐴𝑏+. . . +𝐴𝑛
𝐴𝑎
𝑅𝑎 +
𝐴𝑏
𝑅𝑏 +. . . +
𝐴𝑛
𝑅𝑛 (2)
em que Ra, Rb, ... , Rn – são as resistências térmicas de superfície à superfície para cada
seção (a, b, …, n), e, Aa, Ab, ..., An – são as áreas de cada seção.
b2) Ambiente a ambiente (𝑅𝑇)
A resistência térmica de ambiente a ambiente é dada pela Equação 3.
𝑅𝑇 = Rse + 𝑅𝑡 + Rsi (3)
em que 𝑅𝑡 – é a resistência térmica de superfície a superfície (m².K)/W; Rse e Rsi – são as
resistências superficiais externa e interna, respectivamente (m².K)/W.
c) Transmitância térmica total ou Coeficiente global de transferência de calor (UT) –
De acordo com a NBR 15220-2 (ABNT, 2005), é o inverso da resistência térmica total. É
determinada pela Equação 4.
UT = 1/𝑅𝑇 (4)
em que UT - Transmitância térmica - W/(m².K); e, RT - Resistência térmica - (m².K)/W.
60
A Transmitância térmica (UT) é definida como uma propriedade dos componentes
construtivos relacionada à permissão da passagem de energia, medida em W/m2K. É obtida
por meio do inverso da resistência térmica dos materiais envolvidos, está relacionada à
espessura do componente e à condutividade térmica dos seus materiais constituintes.
Representa a capacidade de conduzir maior ou menor quantidade de energia por unidade de
área, quanto se estabelece uma diferença de temperatura (LAMBERTS et al., 2010).
d) Capacidade térmica (CT) – Quantidade de calor necessária para variar em uma
unidade a temperatura de um sistema, sendo determinada pela Equação 5.
𝐶𝑇= ∑ 𝜆𝑖 .𝑛𝑛=1 R𝑖 . c𝑖. 𝜌𝑖 = ∑ e𝑖 .
𝑛𝑛=1 c𝑖 . 𝜌𝑖 (5)
em que CT – Capacidade térmica - J/(m².K); λ - Condutibilidade térmica do material da
camada i - W/(m.K); R - Resistência térmica da camada i - (m².K)/W; e - Espessura da
camada i (m); c - Calor específico do material da camada i - J/(kg.K); e, ρ - Densidade de
massa aparente do material da camada i - kg/m³.
e) O atraso térmico (𝜑)– Tempo transcorrido entre uma variação térmica em um
meio e sua manifestação na superfície oposta de um componente construtivo submetido a um
regime periódico de transmissão de calor. É determinado pela Equação 6.
𝜑 = 1,382 . 𝑒 √𝜌. 𝑐
3,6. 𝜆
(6)
𝜑 = 0,7284 √𝑅𝑡 . 𝐶𝑇
(7)
em que - atraso térmico (h); e - espessura da placa (m); -condutividade térmica do
material - W/(m.K); - densidade de massa aparente do material - kg/m³; c - calor específico
do material - J/(kg.K); RT - resistência térmica de superfície a superfície do componente
(m².K)/W; e, CT - a capacidade térmica do componente - J/(m².K).
No caso de um componente formado por diferentes materiais superpostos em “n”
camadas paralelas às faces (perpendiculares ao fluxo de calor), o atraso térmico varia
conforme a ordem das camadas, sendo calculado pela Equação 8.
𝜑 = 1,382 . 𝑅𝑡 √𝐵1 + 𝐵2 (8)
61
em que - atraso térmico (h); Rt - resistência térmica de superfície a superfície do
componente; B1 é dado pela Equação 9 e B2 é dado pela Equação 10.
𝐵1 = 0,226 𝐵0
𝑅𝑇 (9)
Em que B0 é dado pela Equação 10.
𝐵2 = 0,205 ((𝜆 . 𝜌 . 𝒸)𝑒𝑥𝑡
𝑅𝑇 ) (𝑅𝑒𝑥𝑡 −
𝑅𝑡− 𝑅𝑒𝑥𝑡
10) (10)
𝐵0 = 𝐶𝑇 - 𝐶𝑇𝑒𝑥𝑡 (11)
Em que CT é a capacidade térmica total do componente - J/(m².K); e CText é a capacidade
térmica da camada externa do componente.
FS = 100.U.α . 𝑅𝑠𝑒
(12)
Em que FS - fator solar (%); U - transmitância térmica do componente - W/(m².K);α -
absortância da radiação solar em função da cor – m²/s; e Rse -resistência superficial externa -
(m².K)/W.
Como para Rse é assumido ser constante, igual a 0,04, pode-se utilizar a Equação 12:
FS = 4.U.α
(13)
Sabe-se que o valor de transmitância baixo caracteriza uma vedação externa em que há
dificuldade em transmitir energia térmica da face de maior temperatura para a de menor
temperatura. Esta informação possibilita estratégias na escolha de materiais e sistemas
construtivos para vedações verticais em climas de elevadas temperaturas, possibilitando a
diminuição do efeito estufa no final do dia, e em consequência redução de condicionamento
forçado de ar.
2.7.3.2 Zonas Bioclimáticas Brasileiras
As Zonas Bioclimáticas (ZB) são regiões geográficas homogêneas quanto aos
elementos climáticos que interferem nas relações entre ambiente construído e conforto
humano (ABNT NBR 15220-2). Descritas na NBR 15220-3 permitem formular diretrizes
62
construtivas através de zonas homogenias no território brasileiro (seção 6), com relação à
característica do clima. O território brasileiro está dividido em oito Zonas Bioclimáticas,
conforme a Figura 10, que estabelecem estratégias de condicionamento térmico passivo,
considerando os seguintes parâmetros e condições de contorno:
a) tamanho das aberturas para ventilação;
b) proteção das aberturas;
c) vedações externas (tipo de parede externa e tipo de cobertura); e
d) estratégias de condicionamento térmico passivo.
Figura 10 – Zoneamento bioclimático brasileiro
Fonte: NBR 15220-3 (ABNT, 2003).
As variáveis climáticas de cada região devem interferir na adoção das estratégias em
projeto para garantir a habitabilidade nas edificações. Um exemplo do comportamento dessas
variáveis é apresentado a seguir na ZB7, Figura 11, onde são definidos o tamanho das
aberturas para ventilação pequenas, com a recomendação de abertura entre 10 a 15% da área
do piso, e proteções das aberturas sombreadas (ABNT, 2003).
São 39 cidades brasileiras inseridas na Zona Bioclimática 07, sendo a cidade de
Cuiabá-MT, uma delas. As variáveis climáticas observadas nesta região determinam inúmeras
estratégias em projeto para melhoria na habitabilidade do usuário.
Na formulação de estratégias para adaptação da arquitetura ao clima são utilizadas as
cartas bioclimáticas ou carta psicrométrica, que são diagramas de prospecção de estratégias
climatológicas, propostas inicialmente por Olgyay, como comenta Andriozola (1997 apud
LAMBERTS et al., 2008).
63
Para os sistemas de vedação e cobertura os valores admissíveis de propriedades
térmicas, quanto à característica tipológica estão apresentados na Tabela 13.
Tabela 13 – Transmitância térmica, atraso térmico e fator de calor solar admissíveis para cada tipo de
vedação externa.
Vedações externas Transmitância
térmica- U
W/m².K
Atraso térmico – 𝝋
Horas
Fator solar - 𝐅𝐒𝟎
%
Paredes
Leve U≤ 3,00 𝜑≤ 4,3 FS0 ≤ 5,0
Leve refletora U≤ 3,60 𝜑≤ 4,3 FS0 ≤ 4,0
Pesada U≤ 2,20 𝜑≤ 6,5 FS0 ≤ 3,5
Coberturas
Leve isolada U≤ 2,00 𝜑≤ 3,3 FS0 ≤ 6,5
Leve refletora U≤ 2,30.FT 𝜑≤ 3,3 FS0 ≤ 6,5
Pesada U≤ 2,00 𝜑≤ 6,5 FS0 ≤ 6,5
Fonte: NBR 15220-3 (ABNT, 2005).
Os parâmetros que definem os valores apresentados na Tabela 13 servem para orientar
estratégias construtivas baseado nas zonas climáticas.
Na Figura 12, a título de ilustração, apresenta-se a Carta Bioclimática da cidade de
Cuiabá. Este diagrama representa as relações entre a zona de conforto térmico dos ocupantes,
o clima do entorno da edificação e as estratégias adotadas em projeto, com vistas a conseguir
níveis de conforto térmico adequado as mais diversas situações (DURANTE, 2012).
No diagrama são indicadas as estratégias para a adequação da arquitetura ao clima,
conforme as estabelecidas para a zona bioclimática 7, exemplificadas no Quadro 6 e na Figura
12. As recomendações construtivas apresentadas são aplicáveis na fase de projeto com a
Figura 11 – Zona Bioclimática 7
Fonte: NBR 15220-3 (ABNT, 2003).
64
finalidade de proporcionar adequado desempenho térmico às habitações edificações
habitacionais.
Figura 12 – Carta bioclimática de Cuiabá representado as horas de conforto e desconforto.
1 – Zona de conforto; 2 – Sombreamento das aberturas; 3 – Massa térmica para resfriamento; 4 – Massa
térmica para resfriamento e ventilação noturna; 5 – Resfriamento evaporativo direto; 6 – Resfriamento
evaporativo de dois estágios; 7 – Ventilação natural; 8 – Ventilação forçada; 9 – Ganho de calor interno
10 – Ganho de calor solar direto por baixa massa térmica; 11 – Ganho de calor solar direto por elevada
massa térmica; 12 – Proteção contra o vento em espaços abertos; 13 – Desumidificação; 14 – Refrigeração;
15 – Aquecimento
Fonte: Durante (2012)
Quadro 6 – Diretrizes Construtivas para Zonas Bioclimáticas 7
DESCRIÇÃO TIPO ESTRATÉGIA
Aberturas para ventilação e
sombreamento das aberturas
Aberturas para ventilação Pequenas
Sombreamento das aberturas Sombrear aberturas
Tipos de vedações externas
Parede Pesada
Cobertura Pesada
Estratégias de condicionamento
térmico passivo
Estação Verão H) Resfriamento evaporativo e Massa
térmica para resfriamento;
J) Ventilação seletiva (nos períodos
quentes em que a temperatura interna
seja superior à externa).
Nota: Os códigos H e J são os mesmos adotados na metodologia
utilizada para definir o Zoneamento Bioclimático do Brasil (ver anexo
B da norma).
Fonte: NBR 15220-3 (ABNT, 2003)
65
2.7.3.3 Método para determinação da transmitância em painéis - NBR 6488 (1980)
Para se determinar a transmitância térmica de um material é preciso conhecer a
geometria e a densidade dos materiais. Os valores de transmitância térmica (U) são
importantes para a escolha de determinado sistema de vedação vertical, visto que a norma
NBR 15575-4 especifica parâmetros mínimos que devem ser observados, que devem ser
levados em consideração desde a concepção e projeto da edificação. No entanto, os valores
teóricos podem diferir do valor de U determinado em medições realizadas em laboratório/
campo principalmente devido às condições climáticas existentes durante a realização dos
ensaios e das incertezas das medições individuais dos sensores.
Conforme Callejas et al. (2014), a técnica de medição que parte do princípio do estado
estacionário é geralmente baseada na metodologia de fluxo unidimensional, sendo necessário
o estabelecimento de gradiente de temperatura ao longo da espessura do corpo-de-prova de
modo a se estabelecer fluxo de calor entre os dois lados do elemento que está sendo testado.
Nesta técnica, o valor U pode ser obtido dividindo-se o fluxo de calor estabelecido através da
amostra pelo gradiente de temperatura estabelecido entre suas faces do elemento. Três
técnicas principais geralmente podem ser aplicadas: a técnica da placa quente protegida, a
técnica “hot-box” (câmara quente) e a técnica do fluxímetro.
O princípio da placa quente protegida é baseado na transferência de calor em regime
permanente através do corpo-de-prova por meio da utilização de uma placa quente e outra
fria. É concebida para medir a transmitância/ resistência térmica de materiais homogêneos e
isotrópicos ou materiais porosos termicamente homogêneos. Já a técnica “hot-box” utiliza
duas câmaras térmicas, nas quais um dos lados é mantido aberto, sendo o corpo-de-prova
ajustado no mesmo. Enquanto em uma câmara (quente) a temperatura é mantida elevada, na
outra câmara (fria), a temperatura é mantida baixa. Deste modo, é possível se estabelecer
fluxo de calor entre os dois ambientes através do elemento a ser ensaiado (NBR 6488, 1980).
A terceira possibilidade é a utilização do método do fluxímetro (ISO 8301, 1991; ISO 9869,
1994), geralmente utilizado para testar os parâmetros de transmitância/ resistência de
envelopes das edificações em serviço (PENG e WU, 2008).
Com exceção do método do fluxímetro, nos testes citados anteriormente, os elementos
construtivos são ensaiados antes de sua instalação final no edifício, sendo este procedimento
empregado para análise térmica do envelope da edificação antes da execução da obra com
vistas a possibilitar modificações em suas propriedades térmicas, o que pode gerar um
66
produto final com adequado desempenho termoenergético para a região de instalação da
edificação.
O método prescritivo apresentado na NBR 6488 (ABNT, 1980), onde se determina a
transmitância térmica de painéis utilizando um equipamento denominado caixa quente
protegida, e tem o objetivo de medir as propriedades térmicas de painéis não homogêneos,
como exemplo: paredes, janelas, tetos e pisos de edificações, representando os sistemas das
edificações de forma reduzida. Para que seja possível aplicar a norma, o painel necessita ter
um tamanho razoável para se adequar ao tamanho apropriado no equipamento. Para painel
que apresente em sua composição espaços de ar, a norma determina que seja ensaiado na
direção ao qual será usada. O método determina a transferência do fluxo total de calor do lado
mais quente para o lado mais frio, através de ensaio desde que o fluxo paralelo através da área
ensaiada possa ser determinado (ABNT NBR 6488, 1980). O cálculo da transmitância térmica
pode ser realizado por meio da Equação 14.
𝑈𝑗 =𝑞𝑗
(𝑇𝑠𝑖𝑗 − 𝑇𝑠𝑒𝑗) (14)
em que Uj – transmitância térmica no instante j- W/(m².K); qj – fluxo de calor através da área,
no instante j - (W/m2); 𝑡𝑠𝑖 − temperatura da superfície interna (parte quente) no instante j - (K
ou°𝐶); 𝑡𝑓 − temperatura da superfície externa (parte fria) no instante j - (K ou °𝐶).
2.7.3.4 Desempenho Térmico segundo a NBR 15575
Conforme a NBR 15575 partes 01 e 04 (ABNT, 2013ac), para avaliação do nível de
desempenho térmico são adotados os procedimentos que preveem a avaliação do SVVIE
baseado nos requisitos e critérios do usuário. O método prescreve que dois tipos de
procedimentos podem ser adotados: um simplificado (prescritivo), conforme metodologia
prevista na NBR 15220-2 (ABNT, 2005), onde se verifica o atendimento aos requisitos
estabelecidos na referida norma (Tabela 14), e outro por meio de simulação computacional,
caso os requisitos prescritivos não sejam atendidos. No procedimento por simulação, são
consideradas condições de ventilação “padrão”, com taxa de 1ren/h, ou seja, uma renovação
de ar por hora do ambiente (renovação por fresta). São considerados também, o
sombreamento das aberturas contra a entrada da radiação solar, e uma condição “padrão”,
onde não há qualquer proteção das aberturas contra a entrada de radiação solar.
67
Tabela 14 – Transmitância e Capacidade térmica de paredes externas
Transmitância Térmica U
W / m².K
Zonas 1 e 2 Zonas 3,4,5,6,7 e 8
U ≤ 2,5 𝛼𝑎 ≤ 0,6 𝛼𝑎 > 0,6
U ≤ 3,7 U ≤ 2,5
Capacidade térmica
KJ / m².K
Zona 8 Zonas 1,2,3,4,5,6 e 7
Sem exigências ≥ 130
𝛼𝑎 é absortancia à radiação solar da superfície externa da parede
Fonte: NBR 15575 (ABNT, 2013)
Para avaliação por simulação, um dos programas passíveis de ser utilizado é o Energy
Plus, considerando o dia típico de verão e inverno, para determinação do comportamento
térmico da edificação sob condições dinâmicas de exposição ao clima, sendo capaz de
produzir o efeito de inércia térmica, seguindo os procedimentos da ASHRAE Standart 140
(ABNT, 2013). Os resultados devem apresentar o nível de desempenho mínimo (M)
determinado, conforme Tabela 15.
Tabela 15 – Critério de avaliação de Desempenho Térmico - Mínimo
Critérios da avaliação condições de verão ZB 1 a 7 ZB 8
M Ti. máx ≤ Te. máx Ti. máx ≤ Te. máx
Critérios da avaliação condições de Inverno ZB 1 a 5 ZB 6,7 e 8
M Ti, min ≥ (Te, min + 3 Cº)
Nestas zonas, este
critério não deve ser
verificado.
Sendo:
M: Nível de desempenho Mínimo
Te. máx: Temperatura externa máxima no dia típico de verão (ºC)
Ti. máx: Temperatura interna (nos ambientes) máxima no dia típico de verão (ºC)
Fonte: Adaptado de NBR 15575-1 (ABNT, 2013)
68
3 MATERIAIS E METODOS
Este tópico tem como objetivo descrever os passos percorridos por esta pesquisa
durante o período de estudo. Assim, a metodologia adotada é de natureza exploratória e
experimental, conforme descrito por Serra (2006), que ressalta o método baseado em
experiência, com consolidação através de ensaios, que são realizados em eventos planejados e
ambientes controlados. O cunho exploratório ou de levantamento evidencia uma descrição
numérica de tendência ou opinião de uma população. Esta abordagem reforça o caráter
quantitativo que podem ser identificados através de um conjunto de variáveis, rigidamente
controladas, seja pelo planejamento ou por análises estatísticas (CRESWELL, 2010).
O foco principal desta pesquisa é o desenvolvimento de uma nova configuração de
SVVIE em LSF, para ser utilizada nas construções de edificações habitacionais. Desta forma,
as investigações foram realizadas por meio do desenvolvimento de painéis de vedação
verticais sem aberturas, em formato de corpo de prova, visando subsidiar as análises de
desempenho, segundo a NBR 15575-4, com características de serem sem função estrutural. A
intenção é verificar a viabilidade técnica de utilização do painel estruturado LSF e composto
por externamente por placa cimentícia e madeira mineralizada e internamente por gesso
acartonado. Para tanto foram realizados ensaios de desempenho estrutural e térmico. Vale
ressaltar que os requisitos de segurança contra incêndio no uso e na operação, bem como o
desempenho acústico não foram avaliados neste trabalho.
De acordo com a NBR 15575-4 (ABNT, 2013), para a avaliação do desempenho
estrutural é necessário verificar os seguintes requisitos: estabilidade e resistência estrutural do
sistema, solicitações de cargas provenientes de peças suspensas atuantes, impacto de corpo
mole, ações transmitidas por portas, impacto de corpo duro e cargas de ocupação incidentes
em guarda-corpos e parapeitos de janela. Os ensaios de ações transmitidas por portas e cargas
de ocupação em guarda-corpos e parapeitos não se aplicam ao caso pesquisado, pois os corpos
de prova foram confeccionados sem abertura. Ressalta-se ainda que o objetivo não foi avaliar
a função estabilidade e resistência estrutural do painel, mas, sim, verificar o atendimento às
necessidades do usuário de segurança e controle de condicionantes ambientais externas. Logo,
a estabilidade de resistência estrutural do sistema não será analisada, mas somente os ensaios
de solicitações de cargas provenientes de peças suspensas, impacto de corpo mole e duro,
objetivando desta forma caracterizar o desempenho estrutural do painel frente às necessidades
básicas do usuário de proteção. Enfatiza-se que o dimensionamento do painel foi realizado
considerando apenas a resistência dos perfis LSF por meio das tabelas de dimensionamento
69
estrutural para edificações com o sistema construtivo em Steel Framing desenvolvidas pelo
Centro Brasileiro da Construção em Aço (CBCA, 2006), correspondente à normativa da NBR
14762 (ABNT, 2001), substituída pela NBR 14762 (ABNT, 2010).
Quanto ao desempenho térmico, a NBR 15575-1 (ABNT, 2013) estabelece que os
SVVIE devam apresentar transmitância térmica e capacidade térmica que proporcionem pelo
menos desempenho térmico mínimo estabelecido para cada Zona Bioclimática estabelecida na
NBR 15220-3 (ABNT, 2005). A avaliação da transmitância e capacidade térmica teórica pode
ser realizada por meio do método de cálculo apresentado na NBR15220-2 (ABNT, 2005),
enquanto a NBR 6488 (ABNT, 1980), utilizando-se do método da caixa quente protegida,
permite a determinação apenas da transmitância térmica experimental do painel. Os
procedimentos experimentais que subsidiaram esta pesquisa foram divididos em quatro
etapas, apresentadas na imagem esquemática abaixo, conforme Figura 13.
Figura 13 – Estrutura metodológica das etapas de experimentação e análises.
Fonte: Autora (2016)
Optou-se, neste trabalho, por determinar a transmitância térmica por meio de medição
utilizando-se corpos de prova com características similares ao do painel pesquisado, porém
em menor escala. Por este método, o corpo de prova é colocado em contato com duas
câmaras, sendo uma quente e outra fria, para que o regime de fluxo de calor estacionário
possa ser estabelecido por entre as duas faces do espécime ensaiado, o que possibilita avaliar
a transmitância térmica para os materiais que foram utilizados na confecção do corpo de
70
prova, inclusive considerando os procedimentos de fabricação, o que conduz a valores mais
realísticos quando comparados com os determinados pelo método de cálculo da NBR 15220-2
(ABNT, 2005).
3.1 Ensaios de desempenho dos painéis SVVIE
Para subsidiar a análise de desempenho do painel proposto para o SVVIE, foram
adotados dois grupos de atividades: o primeiro relacionado à avaliação do desempenho
estrutural, na qual foram confeccionados três corpos de prova com dimensões de
2400x1200x129,5mm para a realização dos ensaios prescritos na norma; e o segundo
relacionada ao desempenho térmico, na qual foram confeccionados três corpos de prova de
450x450x129,5mm para o ensaio experimental em câmara térmica.
É importante destacar que na construção dos corpos de prova foram utilizados
materiais e componentes idênticos ao da vedação em escala real.
3.1.1 Desempenho Estrutural
Os ensaios de desempenho estrutural foram realizados em corpos de prova com vistas
a responder a uma das hipóteses apresentadas em atendimento aos requisitos do usuário. Os
resultados dos ensaios buscam comprovar o atendimento a três requisitos de desempenho
estrutural da NBR 15575-4 (ABNT, 2013): solicitações de cargas proveniente de peças
suspensas atuantes, impacto de corpo mole e impacto de corpo duro.
3.1.1.1 Dimensionamento dos perfis que compõem o painel Light Steel Framing pesquisado
O dimensionamento dos perfis metálicos LSF do painel foi realizado por meio das
tabelas de dimensionamento estrutural para edificações com o sistema construtivo em Steel
Framing desenvolvidas pelo Centro Brasileiro da Construção em Aço (CBCA, 2005),
atendendo a norma NBR 14762 (ABNT, 2001), o qual foi substituída pela NBR 14762 (
ABNT, 2010).
No desenvolvimento das tabelas de dimensionamento para perfis do sistema LSF, as
seguintes premissas de projeto foram utilizadas: apenas os perfis LSF são responsáveis por
resistir aos esforços solicitantes decorrentes das ações impostas ao painel; consideração de
ações permanentes e variáveis que incluem sobrecargas na cobertura e no piso (caso o edifício
seja de mais de um pavimento), bem como ação decorrente da força de vento. Além destas foi
considerada uma carga acidental devida à deposição de neve no valor máximo de 0,95 kN/m2.
71
Para determinar se a dimensão do perfil do montante atendia as ações descritas, as
seguintes considerações foram feitas no projeto do painel pesquisado:
- largura da edificação para o qual o painel será destinado – 8000mm;
- número de pavimentos da edificação – casa térrea;
- tipo de carga suportada pelo montante, como telhado, forro e pavimentos – telhado +
forro;
- local de implantação da edificação para a definição da velocidade básica do vento –
região da Baixada Cuiabana, V0 = 33m/s;
- altura do pé-direito – 2500mm;
- espaçamento dos montantes – 600mm;
- Tipo de aço utilizado – do tipo zincado com resistência ao escoamento superior a
230MPa.
Estas informações permitiram definir, por meio das tabelas do Manual do CBCA
(CBCA, 2005), as dimensões do perfil para o montante do painel: perfil
Ue90x40x12x0,95mm. Por questões de compatibilidade construtiva, foram utilizadas para as
guias/ bloqueadores perfis do tipo U90x40x0,95mm.
3.1.1.2 Materiais para o ensaio de desempenho estrutural
Para a confecção dos corpos de prova para os ensaios de desempenho estrutural, foram
utilizados os seguintes materiais:
-Perfis metálicos formados a frio em aço zincado do tipo U90x40x0,95mm e
Ue90x40x12x0,95mm, para estruturação do painel composto por montantes e guias conforme
ilustrado na Figura 14;
-Parafusos do tipo cabeça trombeta e ponta broca # 6 (T 25) e cabeça trombeta e ponta
broca com asa # 8 para a fixação dos perfis metálicos e das placas que compõem o painel;
- Alicate Puncionador para Drywall 6mm;
- Fita para juntas em Drywall Branca 50mm;
- Fita metálica para canto Branca 50mm;
- Placas cimentícia com dimensões de 2400mm x 1200mm x 10mm;
- Placas de madeira mineralizada com dimensões de 1250mm x 625mm x 17mm; e,
- Placas de gesso acartonado com dimensões de 1800mm x 1200mm x 12,5mm.
No apêndice I estão apresentadas as propriedade e dimensões correspondentes a cada
placa mencionada.
72
Para a realização dos ensaios de verificação ao atendimento das solicitações de cargas
proveniente de peças suspensas atuantes, impacto de corpo mole e impacto de corpo duro,
foram necessários os seguintes equipamentos:
- Sistema de fixação metálico dos painéis para posicionamento e ajuste do painel a ser
ensaiado (Figura 15);
- Paquímetros digitais;
- Esfera de aço de 1,0 kg;
- Esfera de aço de 0,50 kg;
- Andaime de 1,00m x 1,00m x 3,00m;
- Saco cilíndrico de couro, com diâmetro de 35cm, altura de 70cm e massa de 40,0 kg;
- Cabo de aço maleável, na medida definida para atendimento ao ensaio;
- Clipes para cabo de aço;
- Trena fio de aço;
- Relógio comparador centesimal para a medição dos deslocamentos do painel
(extensômetros);
- Papel carbono e fita crepe;
- Bucha para parede de gesso;
- Parafusos sextavados de rosca soberba.
- Conjunto de chaves; e,
- Anilhas (5, 10 e 20kg).
3.1.1.3 Corpo de prova
Para a montagem dos três corpos de prova que foram utilizados nos ensaios de
desempenho estrutural, os materiais foram dispostos da seguinte maneira: placa de gesso
acartonado, perfil em aço galvanizado, placa mineralizada e placa cimentícia, conforme
Figura 14. A fixação das placas na estrutura dos perfis metálicos foi feita por parafusos
autoperfurantes do tipo cabeça trombeta e ponta broca # 6, para a fixação da placa de gesso, e
cabeça trombeta e ponta broca com asa # 8, para fixação das placas cimentícia e mineralizada,
conforme recomendação do CBCA (2012).
Os corpos de prova foram concebidos nas dimensões de 2400x1200x12,5mm, através
da compatibilização entre as placas e a estrutura metálica, atendendo as premissas de projeto
para os painéis pré-fabricados.
As placas foram compatibilizadas para ficarem com as seguintes dimensões
estruturados em LSF, sendo sequencialmente do exterior para o interior: (1) placa cimentícia
73
10 mm (2400x1200x10mm), placa mineralizada de 17mm (1250x625x17mm), câmara de ar
(90 mm) e placa de gesso acartonado de 12,5mm (1800x1200x12,5mm), totalizando
espessura de aproximadamente 129,5mm. Sua estruturação se deu através de dois perfis
metálicos tipo U90x40x0,95mm, nas posições horizontais do painel (guias) e de três perfis
metálicos do tipo Ue90x40x12x0,95mm espaçados a cada 600mm, na posição vertical do
painel (montantes), conforme apresentado na Figura 14.
As placas componentes do painel não foram consideradas com função estrutural, pois
no dimensionamento não foram considerados como participando da resistência no sistema
Light Steel Framing, apenas os perfis metálicos. Os corpos de prova foram construídos sem
aberturas e apresentam altura equivalente ao pé-direito da edificação e largura mínima de
1,20m conforme Apêndice II e recomendação da NBR 15575-4 (ABNT, 2013).
Figura 14 – Componentes e esquema de montagem do corpo de prova para avaliação do
desempenho estrutural.
*Dimensões finais do painel – 2400 x 1200 x 129,5mm
Fonte: Autora (2015)
Após a montagem dos painéis, os mesmos foram posicionados no sistema de fixação
metálico devidamente projetado para atender várias regulagens de altura do painel (pé-
direito), conforme apresentado na Figura 15.
1- Placa cimentícia
2- Placa de madeira mineralizada
3- Placa de gesso acartonado
4- Perfil metálico (montante) – Ue
5- Perfil metálico (guia) –U
74
Figura 15 – Conjunto metálico para fixação de painéis a serem submetidos aos ensaios da NBR
15575.
Fonte: Autora (2015)
3.1.1.4 Processo de montagem do Pórtico (equipamento) para fixação dos corpos de prova
Inicialmente o painel corpo de prova é apoiado e travado à base e na face superior por
meio de cantoneiras devidamente projetadas para resistir às ações horizontais de impacto de
corpo mole e duro. Quatro mãos francesas são fixadas na parte superior para dar estabilidade
ao conjunto e conduzir às ações horizontais a laje de reação conforme apresentado na Figura
16. Os painéis corpos de prova devem ser montados antes da fixação da estrutura de ensaio.
Figura 16 – Processo de montagem do equipamento para fixação dos corpos de prova.
Equipamento semiacabado; e (b) Locação das partes do equipamento.
(a)
(b)
Fonte: Autora (2016)
75
3.1.1.5 Processo de construção dos corpos de prova
Inicialmente, os perfis metálicos foram cortados de acordo com as especificações do
projeto do painel corpo de prova. Na sequencia, a montagem dos corpos de prova foi realizada
através da estruturação dos perfis em aço, que foram fixados através de um alicate
puncionador, com objetivo de criar uma ligação através da compressão e ruptura entre as
peças, criando uma ligação rígida entre a guia e o montante. A sequencia de montagem dos
corpos de prova é apresenta na Figura 17, sendo: (a) encaixe dos montantes nas guias; (b)
execução de furo com auxilio de um puncionador.; (c) travamento do perfil da guia ao
montante; (d) fixação do montante central com auxilio de um puncionador; (e) instalação do
montante central execução de furo.
Figura 17 – Processo de execução de corpo de prova, etapa da montagem da estrutura.
(a)
(c)
(d)
(b)
(e)
*Dimensões finais do painel – 2400 x 1200 x 129,5mm
Fonte: Autora (2016)
76
Terminada a montagem da estrutura dos perfis de aço procedeu-se a fixação das placas
de fechamento do painel. Devido ao comprimento da placa de gesso acartonado ser inferior à
altura do painel, esta foi montada e fixada em duas partes de tamanho diferentes por meio de
parafusos para drywall. O tratamento na junção entre as duas placas foi feito por meio de fita
para junta em drywall (Figura 18a, b, i).
Figura 18 – Processo de execução de corpo de prova, etapa do fechamento em placas.
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
(g)
(h)
(i)
(j)
Fonte: Autora (2016)
77
Na sequência da montagem, o painel foi colocado em uma superfície mais elevada,
para a fixação do segundo grupo de placas, as mineralizadas. Para preenchimento do painel
foram utilizadas quatro placas de madeira mineralizada, sendo três de mesmo tamanho e uma
de tamanho ajustado para se adequar à altura do corpo de prova, fixadas na estrutura através
de parafuso tipo cabeça trombeta e ponta broca # 6 (Figura 18c, d, h). A última placa a ser
fixada foi a cimentícia, em única peça, e fixada com parafuso tipo cabeça trombeta e ponta
broca com asa # 8 (Figura 18e, f). Nas Figuras 18 (g, h, i e j) são apresentados alguns dos
materiais e ferragens utilizados para montagem do painel.
3.1.1.6 Método de avaliação para impacto de corpo duro incidente nos SVVIE, com ou sem
função estrutural.
O ensaio que avalia o comportamento do SVVIE mediante os impactos de corpo duro
foi conduzido considerando as definições da NBR 15575-4 e NBR 11675 (ABNT, 1990;
2013). O procedimento de ensaio permite identificar se o corpo de prova atenderá aos
requisitos do usuário resistindo ao impacto de corpo duro.
Os ensaios de corpo duro visam verificar o comportamento do painel de vedação
quando submetido a choques gerados durante o uso da edificação, tanto interna como
externamente. Para simular estas condições, a NBR 15575-4 prevê a realização de impactos
por meio de duas esferas maciças de aço, com massa total de 500 e 1000 gramas suspensa por
um cabo de aço guia, conforme visualizado na Figura 19.
No procedimento do ensaio, a esfera foi afastada da superfície, até que o centro de
massa atinja as cotas relacionadas à energia necessária para definição do desempenho
estrutural avaliado. A face do painel foi submetida a 10 cargas de impactos regularmente
aplicados na superfície, através da elevação do corpo duro em uma altura de 50/100 cm e
posteriormente abandonado em movimento pendular, resultando em energias de impacto de
2,5/10J, conforme Tabela 16.
Figura 19 – Ensaio de impacto de corpo duro nos SVVIE
Fonte: Autora, 2016
78
Após o impacto do corpo duro é determinado o deslocamento transversal instantâneo,
sendo o mesmo registrado por meio de leitura na sequencia do impacto. O deslocamento
transversal residual tem sua aferição realizada após 5 minutos, através da utilização do
paquímetro, para verificação das profundidades geradas pelo impacto. Após a finalização do
procedimento de ensaio, inspeciona-se visualmente o corpo de prova para os registros de
eventuais ocorrências ou não de fissuras, mossas, destacamentos das capas e escamações. O
registro dos dados de profundidades e distâncias dos danos, perceptíveis visualmente são
medidos e os valores encontrados das mossas podem ser arredondados para décimo de
milímetro.
3.1.1.7 Procedimentos de execução do ensaio para impacto de corpo duro incidente nos
SVVIE
O ensaio de impacto de corpo duro foi conduzido nos corpos de prova, em uma
sequência de quatro ciclos, da menor para a maior energia de impacto, sendo que cada ciclo
ensaiado foi composto por de dez golpes com a mesma energia. No decorrer do ensaio, à
medida que o painel era submetido aos impactos provenientes das esferas em aço com
dimensão de 5 cm de diâmetro (energias de impactos de 2,5, 3,75 e 6,25J), o seu
comportamento era analisado em termos de deformidades, considerando que a superfície não
deveria apresentar ruptura, nem traspasse ou estilhaçamentos e que a profundidade da mossa
(denominada de “p”) inferior a 2,0mm, sendo que, caso estas condições não ocorressem, o
painel de vedação seria considerado viável tecnicamente em termos de requisito normativos.
Para os impactos sofridos pelo corpo de prova com a esfera de aço na dimensão de 6,25 cm de
Tabela 16 – Impacto de corpo duro para vedações verticais externas (fachadas)
Sistema Impacto
Energia de
Impacto de
Corpo Duro
(J)
Critérios de Desempenho Nível de Desempenho
Vedação
vertical com
ou sem
função
estrutural
Impacto interno
(todos os
pavimentos)
2,5 Não ocorrência de falhas
M 10
Não ocorrência ruptura nem
traspasse
2,5
Não ocorrência de falhas
Profundidade da mossa p ≤
2,0mm
I; S
10 Não ocorrência de ruptura nem
traspasse
Impacto externo
(acesso externo
ao público)
3,75 Não ocorrência de falhas
Profundidade da mossa p ≤
2,0mm
I; S
20 Não ocorrência de ruptura nem
traspasse
Fonte: Adaptado de NBR 15575-4 (ABNT, 2013)
79
diâmetro (energia de impactos de 10 e 20J), os mesmo critérios foram seguidos,
principalmente quanto aos quesitos de transpasse e ruptura (CBIC, 2013).
O ensaio seguiu a sequencia de procedimentos indicados na Figura 20, que incluem:
(a) ajustar o paquímetro digital em zero, (b) colocação do carbono na região que será
impactada, (c) aferição da mossa com o paquímetro digital, (d) medição da altura para
regulagem da esfera impactadora. Esse procedimento é o mesmo adotado para todas as
energias de impacto.
Figura 20 – Ensaio de Impacto de corpo duro: (a) paquímetro zerado, (b) carbono na região de
impacto, (cd) esfera de 0,50 e 1,00kg, (e) medição de profundidade da mossa.
(a)
(b)
(e)
(c)
(d)
Fonte: Autora (2016)
3.1.1.8 Método de avaliação para solicitações de cargas provenientes de peças suspensas
atuantes.
A realização do ensaio, que avalia o comportamento do SVVIE mediante a solicitação
de cargas suspensas, foi determinada considerando as definições da NBR 15575-4 e NBR
11678 (ABNT, 1990; 2013). O procedimento especificado permite identificar se o corpo de
prova atenderá aos requisitos do usuário na resistência às solicitações originadas pela fixação
de peças suspensas.
O método de avaliação para este requisito consiste em ensaiar o corpo de prova
simulando as ações de lavatórios, prateleira, armários, entre outros. No caso da pesquisa,
como o painel é do tipo sanduíche, pode-se utilizar reforço localizado nos pontos de fixação
da cantoneira (Figura 21), conforme orientações técnicas, porem este procedimento não foi
adotado para execução dos ensaios, procurando avaliar se o sistema terá resistência mesmo
sem a adoção desta estratégia (CBIC, 2013).
O ensaio simula a ação de cargas de peças suspensas sobre o SVVIE para edificação
habitacional sem função estrutural, para avaliar se o corpo de prova em LSF proposto não
80
apresentará fissuras, deslocamentos horizontais instantâneos (dh) ou deslocamentos
horizontais residuais (dhr), lascamentos ou rupturas, não sendo permitido o arrancamento dos
dispositivos de fixação nem seu esmagamento, conforme NBR 15575-4 (ABNT, 2013).
Os ensaios consistem em submeter o painel a um carregamento de 0,8 kN (80 Kgf),
durante vinte e quatro (24) horas (Figura 21). Decorrido o tempo de 24 horas no mínimo, o
sistema de aplicação de carga é descarregado e o painel inspecionado visualmente para a
verificação das deformações horizontais (dh).
A Tabela 17 indica os valores e os critérios de desempenho neste requisito,
considerando a fixação padrão do tipo de mão-francesa especificada pela norma (Figura 21).
Tabela 17 – Cargas de ensaio e critérios para peças suspensas fixas por mão-francesa padrão
Carga de ensaio
aplicada em cada
ponto kN
Carga de ensaio aplicada
em cada ponto peça,
considerando dois pontos
kN
Critérios de desempenho Nível de
desempenho
0,4 0,8
𝑑ℎ ≤ h/500
𝑑ℎ𝑟 ≤ h/2 500
Não ocorrênciade falhas que
comprometam o estado-limite de
serviço limitação dos
deslocamentos horizontais M
0,5 1,0
𝑑ℎ ≤ h/500
𝑑ℎ𝑟 ≤ h/2 500
Não ocorrência de fissuras ou
destacamentos.
Limitação dos deslocamentos
horizontais I
0,6 1,2
𝑑ℎ ≤ h/500
𝑑ℎ𝑟 ≤ h/2 500
Não ocorrência de
fissuras ou destacamentos.
Limitação dos deslocamentos
horizontais S
Legenda
h - altura do elemento parede / 𝑑ℎ- deslocamento horizontal instantâneo / 𝑑ℎ𝑟- deslocamento horizontal residual
Fonte: NBR 15575-4 (ABNT, 2013)
3.1.1.9 Procedimentos de execução do ensaio para solicitações de cargas provenientes de
peças suspensas atuantes.
Inicialmente, a cantoneira de ensaio foi fixada ao corpo de prova em uma das suas
faces (Figura 21a), sendo os relógios comparadores posicionados em face posterior ao ensaio
e na altura de fixação dos parafusos do suporte da cantoneira (Figura 21b), com intuito de
avaliar os deslocamentos sofridos pelo painel para os vários níveis de carregamentos.
81
Figura 21 – Ensaio de cargas provenientes de peças suspensas atuantes.
(a) Fixação do suporte de ensaio
(b) Detalhe dos relógios comparadores fixados
no painel Fonte: Autora (2016)
O carregamento do painel foi conduzido por meio da colocação de anilhas com peso
de 5kg (0,05kN) a 80kg (0,80KN) em um cabo de aço suspenso nas duas barras de aço
posicionadas em cada extremidade do suporte de ensaio (Figura 22a). Os pesos das anilhas
foram concentradas na região central da cantoneira. Os carregamentos foram realizados a cada
intervalo de três minutos até totalizar 80kg (ou 0,8kN) e ficaram pendurados, ao cabo de aço
no suporte de ensaio com arrames trançados, por no mínimo 24h após a finalização do ensaio,
conforme recomendação normativa (Figura 22b) (CBCI, 2013).
Figura 22 – (a) Detalhe da cantoneira de ensaio de peças suspensas e (b) anilhas fixadas por meio de
arrame entrelaçado.
(a)
(b)
Fonte: Autora (2016)
82
3.1.1.10 Método de avaliação para impacto de corpo mole nos SVVIE, sem função estrutural
O ensaio, que avalia o comportamento do SVVIE mediante os impactos de corpo
mole, foi conduzido considerando as definições da NBR 15575-4 e NBR 11675 (ABNT,
1990, 2013).
O experimento permite identificar se o corpo de prova atenderá aos requisitos do
usuário resistindo ao impacto dos choques acidentais gerados pela própria utilização da
edificação ou choques pela tentativa de intrusões intencionais ou não.
O ensaio de impacto de corpo mole no corpo de prova consiste na submissão do painel
a impactos através de um saco cilíndrico de couro de massa de 40 kg, obtida por meio do
preenchido com esferas do vidro (do tipo bola de gude) ou areia seca conforme apresentado
na Figura 23. O saco cilíndrico, denominado pela norma de corpo mole, deve ficar em
repouso tangencial a superfície do corpo de prova, tendo sua projeção de centro de massa
coincidindo com o ponto onde o impacto deve ser aplicado. Na sequencia, o saco cilíndrico de
couro deve ser elevado a altura de 15/30/45/90 cm e posteriormente abandonado em
movimento pendular, resultando em energias de impacto que de 60/ 120/ 180/ 360 J,
respectivamente (Tabela 18).
Figura 23 – Impacto de corpo mole transmitido por saco de couro com massa de 40kg.
Fonte: CBIC (2013)
Para a avaliação dos deslocamentos dos corpos de prova, o relógio comparador (D, na
Figura 23) deve ser posicionado em face oposta a que receberá os impactos.
Realizado o impacto no corpo de prova, determina-se o deslocamento transversal
instantâneo por meio do registro da leitura do deslocamento no relógio comparador. A
avaliação do deslocamento transversal residual é realizado após 5 minutos decorridos da
finalização do ensaio. Por meio de inspeção visual serão registradas eventuais ocorrências de
rupturas, falhas na parede, fissuras ou deslocamentos.
83
Tabela 18 – Impacto de corpo mole para vedações verticais externas (fachadas) de casas térreas,
sem função estrutural.
Elemento Impacto
Energia de
impacto de
corpo mole
(J)
Critérios de desempenho Nível de
desempenho
Vedações
verticais sem
função estrutural
Impacto externo
(acesso externo ao
público)
720 Não ocorrência de ruptura
I; S
480
360 Não ocorrência de falhas
240
Não ocorrência de falhas
dh ≤ h/125
dhr ≤ h/625
180 Não ocorrência de falhas
120
Vedações
verticais sem
função estrutural
Impacto externo
(acesso externo ao
público)
480 Não ocorrência de ruína
M
360
240
Não ocorrência de falhas
Limitação dos deslocamentos
horizontais:
dh ≤ h/125
dhr ≤ h/625
180 Não ocorrência de falhas
120
Impactos internos
360 Não ocorrência de ruína nem
transpasse da parede pelo
corpo impactador
M
180
120
Não ocorrência de falhas
Limitação dos deslocamentos
horizontais:
dh ≤ h/125
dhr ≤ h/625
Vedações
verticais externas,
sem função
estrutural,
constituídas por
elementos leves
(G ˂ 60kg/m²)
Impacto externo
(acesso externo ao
público)
360
Não ocorrência de ruptura
nem transpasse da parede pelo
corpo percussor de impacto
M 180 Não ocorrência de falhas
Limitação dos deslocamentos
horizontais:
dh ≤ h/62,5
dhr ≤ h/625 120
Revestimento das vedações verticais
internas não estruturais aplicadas nas
fachadas multicamadasª
60 Não ocorrência de falhas
M 120
Não ocorrência de rupturas
localizadas
Não comprometimento da
segurança e da estanqueidade 𝑎 O revestimento interno da parede de fachada multicamada não pode ser parte integrante da estrutura da
parede, nem considerado componente de contraventamento, desde que não haja comprometimento à
segurança e à estanqueidade, e que os materiais de revestimento empregados sejam de fácil reposição pelo
usuário. No caso de impacto entre montantes, o seja, entre componentes da estrutura, o componente da
vedação deve ser considerado sem função estrutural.
Fonte: NBR 15575-4 (ABNT, 2013)
84
3.1.1.11 Procedimentos de execução do ensaio para impacto de corpo mole nos SVVIE
O ensaio de impacto de corpo mole visa avaliar o desempenho do sistema de vedação
vertical, considerando o comportamento frente aos impactos. Ele foi conduzido por meio da
aplicação de um impactador de 40 kg (saco de couro), com níveis de energias crescentes
(120J, 180J, 240J, 360J e 480J), simulando gerar quantitativamente choques acidentais devido
ao uso da edificação e/ou pela tentativa ou não de intrusões intencionais. A sua avaliação
qualitativa, consistiu em observar se os corpos de prova sofreram danos ou falhas do tipo
ruptura, fissuras, escamações, delaminações localizadas, bem como danos que pudessem
comprometer o estado limite de utilização do painel. Considerou-se ainda se deslocamentos
instantâneos e residuais atingiram ou não os estados limites preconizados pela norma.
Destaca-se que para a energia de 240J, as deformações horizontais não devem ser maiores que
h/250 e as deformações residuais não devem ser maiores que h/1250, sendo que “h”
corresponde a altura dos corpos de prova ensaiados (CBCI, 2013).
Os ensaios foram efetuados com a ajuda de um andaime de apoio (Figura 24a), onde
um saco de couro devidamente preenchido com areia (41kg) foi suspenso por meio de um
cabo de aço e solto para que o mesmo impactasse o corpo de prova do painel (Figura 24b).
Figura 24 – Detalhe da instalação do corpo de prova para ensaio de impacto de corpo mole no pórtico
de ensaio.
(a) Detalhe dos elementos de fixação
(b) Saco de couro suspenso no andaime
Fonte: Autora, 2016
85
No lado oposto do painel a ser ensaiado, foram posicionados na posição central dos
corpos de prova, com a ajuda de um carrinho metálico, dois relógios comparadores (Figura
25).
Figura 25 – Condução do ensaio de corpo mole: (a) marcação da altura de elevação do saco de
ensaio; (b) suspensão do saco impactador; (c) posicionamento de relógios comparadores; e (c)
registro dos deslocamentos para a energia de 120J.
(a)
(b)
(c)
(d)
Fonte: Autora, 2016.
86
3.1.2 Desempenho Térmico
Para verificar se o painel atende os requisitos do usuário especificados pela NBR
15575-4, foram realizados ensaios de caracterização do comportamento térmico do conjunto
construtivo que compõem o painel LSF pesquisado. De acordo com a NBR 15575-1 (ABNT,
2005), a resistência térmica dos componentes ou do sistema pode ser calculada
matematicamente pelo método de cálculo da NBR15220-2 (ABNT, 2005) ou determinada
através do método da caixa quente protegida da NBR 6488 (ABNT, 1980). Neste trabalho a
determinação da resistência térmica foi realizada por meio da norma NBR 6488 (ABNT,
1980), que estabelece parâmetros para construção da caixa quente protegida, bem como
procedimentos de ensaio com vistas a determinar a transmitância térmica total do painel não
homogêneo. Os resultados da transmitância térmica total obtida nos ensaios foram
confrontados através dos valores teóricos do painel obtidos por meio de procedimentos
normativos de cálculo da NBR 15220-2 (ABNT, 2005).
3.1.2.1 Materiais para o ensaio de desempenho térmico
Para a confecção dos três corpos de prova para os ensaios de desempenho térmico
foram utilizados os seguintes materiais:
-Perfis metálicos formados a frio em aço zincado do tipo U90x40x0,95mm e
Ue90x40x12x0,95mm, para estruturação do painel composto por montantes e guias, conforme
Figura 27. Devido às dimensões reduzidas do painel, não foram utilizados bloqueadores neste
tipo de corpo de prova;
-Parafusos do tipo cabeça trombeta e ponta broca # 6 e cabeça trombeta e ponta broca
com asa # 8 para a fixação dos perfis metálicos e das placas que compõem o painel;
- Placa cimentícia com dimensões de 450x450x10mm;
- Placa mineralizada com dimensões de 450x450x17mm;
- Placa de gesso acartonado com dimensões de 450x450x12,5mm.
Para a realização dos ensaios para determinação da transmitância térmica do painel
foram utilizados os seguintes equipamentos:
- Sensores de temperatura, modelo TMC20HD, fabricado pela empresa OnsetComp;
- Sensor de fluxo de calor (fluxímetro), modelo HFP01, fabricado pela empresa
Hukseflux;
- Datallogers para registro automático dos dados, modelo U12-13 e U30 fabricados
pela Onsetcomp; e
87
- Câmara térmica conforme especificações da NBR 6488 (ABNT, 1980).
A câmara térmica é dividida em duas partes sendo uma denominada “câmara quente”
e a outra “câmara ambiente”. Sua construção seguiu os procedimentos da NBR 6488(ABNT,
1980) - Componentes de construção – Determinação da condutância e transmitância térmica –
Método da caixa quente protegida, com algumas adaptações. A câmara quente foi
confeccionada em placas de MDF (16mm), placas de poliestireno expandido (25 e 50mm),
folhas de alumínio para revestimento do poliestireno, uma lâmpada de infravermelho (250W )
para produção de fonte de calor no interior da câmara e um dispositivo dimmer para ajustar a
intensidade da luz de infravermelho (Figura 26). A circulação do ar no interior da câmara
quente é promovida por meio de ventiladores estrategicamente posicionados no seu interior. A
câmara ambiente foi confeccionada em placas de poliestireno expandido (25mm), a fim de
proporcionar isolamento térmico do meio exterior, fazendo com que os fluxos de calor sejam
menos dependentes das condições climáticas externas, além de melhorar as condições de
estado estacionário entre as duas câmaras. Esta câmara difere da sugerida pela norma que
prevê a utilização de uma câmara refrigerada.
Figura 26 – Representação esquemática em corte da câmara térmica adaptada da NBR 6488
(1980).
Legenda: 1 - Câmara ambiente; 2 - Câmara quente; 3 - Amostra; 4 - Ventilador; 5 - Lâmpada de
infravermelho; e, 6 – Chicanas para a circulação do ar no interior da câmara.
Fonte: Silva et al. (2014)
3.1.2.2 Estruturação dos Corpos de prova
Os 3 corpos de prova foram concebidos para serem estruturados sequencialmente do
exterior para o interior da seguinte forma para a realização do ensaio de transmitância
térmica: placa cimentícia de 10 mm (450x450x10mm), placa cimento-madeira de 17mm
88
(450x450x17mm), câmara de ar (90 mm) e placa de gesso acartonado de 12,5mm
(450x450x12,5mm), totalizando espessura de aproximadamente 129,5mm. Sua estruturação
se deu através de dois perfis metálicos tipo U (90x40x0,95mm), nas posições horizontais do
painel e na posição vertical montantes em perfil rígido Ue (90x40x12x0,95mm). A
Estruturação do painel é apresentada na Figura 27.
Figura 27 – Estruturação do painel para ensaio térmico: (1) placa cimentícia, (2) placa mineralizada,
(3) placa de gesso, (4) Montante e (5) guia.
Fonte: Autora (2015)
3.1.2.3 Processo de construção dos corpos de prova
O processo de fabricação dos corpos de prova seguiu a mesma sequencia prevista na
secção 3.1.1.5, apenas com diferenciação no tamanho, pois neste ensaio a dimensão dos
corpos de prova são menores (450x450x129,5mm), mas sem descaracterizar o conjunto
construtivo quanto a espessura final prevista para o sistema de vedação ensaiado. Após o corte
dos perfis metálicos de acordo com a especificação de projeto, procedeu-se a montagem
seguindo a seguinte sequencia: posicionamento dos montantes nas guias conforme
especificação de projeto; posicionamento do montante central; Travamento dos montantes e
guias com auxílio de um puncionador; Fixação da peça em gesso por meio de parafusos para
drywall (T 25); Fixação da placa em madeira mineralizada por meio de parafusos cabeça
trombeta e ponta broca com asa # 8, e 6º; e fixação da placa cimentícia por meio de parafusos
cabeça trombeta e ponta broca com asa # 10.
1- Placa cimentícia 10mm
2- Placa de madeira mineralizada 25mm
3- Placa de gesso acartonado 12,5mm
4- Perfil metálico (montante) – Ue
5- Perfil metálico (guia) –U
89
3.1.2.4 Método de avaliação do desempenho térmico
Para subsidiar a análise de desempenho térmico, nesta etapa serão considerados os
requisitos e critérios estabelecidos pela NBR 15575-4, quanto ao nível de desempenho
mínimo requerido ao envelope da edificação e a determinação das propriedades térmicas do
painel proposto, considerando os procedimentos de cálculo definido pela NBR 15220-2
(ABNT, 2005; 2013).
As propriedades térmicas teóricas do painel foram determinadas considerando a
resistência térmica de todos os componentes que constituem o painel (R) que somadas as
resistências térmicas superficiais interna e externa (𝑅𝑇), permitem o calculo da resistência
térmica total do painel. Invertendo o valor da resistência térmica total, chegasse ao valor da
transmitância térmica total (UT=1/RT). Para avaliar ao atendimento do painel quanto as Zonas
Bioclimáticas, serão avaliados os parâmetros estabelecidos na NBR 15220-3 (ABNT, 2005)
de capacidade térmica do painel (𝐶𝑇), o seu atraso térmico (𝜑) e fator de calor solar (𝐹𝑆0).
Estes parâmetros permitirão comprovar o adequado desempenho deste SVVIE para a Zona
Bioclimática indicada.
Na sequencia, caracterizou-se a transmitância térmica dos corpos de prova utilizando
os procedimentos da NBR 6488 (ABNT, 1980), pelo método da caixa quente protegida. O
objetivo foi determinar a transmitância térmica real do conjunto do painel, ou seja, da forma
em que ele foi concebido e estruturado, com os respectivos materiais disponibilizados na
região. Para facilitar dos procedimentos execução do ensaio, estes foram subdivididos em
cinco partes: a) Instalação dos sensores no corpo de prova; b) Instalação do corpo de prova na
câmara; c) Realização do ensaio; d) Determinação do valor da transmitância térmica total;
e) Verificação do atendimento dos requisitos normativos (NOGUEIRA, 2014).
a) Instalação dos sensores no corpo de prova na câmara
A medição da transmitância foi feita por meio da Equação 14. Como se observa, para
a avaliação desta propriedade, torna-se necessário avaliar as temperaturas superficiais interna
e externa e o fluxo de calor que passa pelo corpo de prova ensaiado. Assim, foram instalados
dois sensores de temperatura TMC20HD OnsetComp na posição central do corpo de prova
voltados para o interior da câmara quente para medir a temperatura superficial interna (Tsi). O
sensor foi adequadamente protegido da exposição direta da energia térmica emitida no interior
da câmara (Figura 28a). Outros dois sensores foram fixados na face exterior da parede,
voltados para a câmara ambiental para medir a temperatura superficial externa (Tse). Um
90
sensor de fluxo de calor (fluxímetro), modelo HFP01 fabricado por Hukseflux, foi fixado na
face exterior da parede entre os dois sensores de temperatura para medir o fluxo de calor (q)
(Figura 28b).
Figura 28 – Instalação dos sensores de temperatura superficial e fluxo de calor no painel: (a) sensores
na superfície interna (placa de gesso) e (b) sensores e fluxímetros na superfície externa (placa
cimentícia).
(a)
(b)
Fonte: Autora (2015)
b) Instalação do corpo de prova na câmara
O corpo de prova foi instalado em um dos lados da câmara térmica, a fim do mesmo
ser exposto indiretamente ao ar quente produzido no interior da câmara quente pela radiação
infravermelha emitida pela lâmpada. A circulação do ar no interior da câmara é promovida
por meio de ventiladores estrategicamente posicionados no seu interior.
A câmara ambiente foi posicionada na sequência da câmara quente e o corpo de prova,
para isolar o lado de fora do corpo de prova da exposição direta às condições climáticas
externas, conforme Figura 29. Esta câmara difere da sugerida pela norma que prevê a
utilização de uma câmara refrigerada (câmara fria). A câmara ambiente (Figura 29b) ajuda a
91
estabilizar a temperatura externa, fazendo com que os fluxos de calor sejam menos
dependentes das condições climáticas externas, além de melhorar as condições de estado
estacionário entre as duas câmaras.
3.1.2.5 Procedimentos de execução do ensaio de Desempenho Térmico no SVVIE
Os sensores de temperatura utilizados para captar a temperatura superficial interna e
externa do corpo de prova são conectados a datallogers modelo U12-13, da marca Onsetcomp.
O sensor fluxímetro, que avaliar o fluxo de calor que passa pelo corpo de prova, é ligado ao
amplificador de tensão e posteriormente conectado ao datalloger U30 (Onsetcomp), conforme
Figura 30. As medições são, então, realizadas durante pelo menos 72 horas (3 dias), em
intervalos de 5 minutos, visto que em pesquisas anteriores, este intervalo tem-se demonstrado
adequado para captar variação dos parâmetros ambientais pesquisados sem comprometer a
análise final dos dados obtidos. Os dados coletados são transferidos para o computador por
meio do software do fabricante dos equipamentos. Posteriormente, estes serão exportados
para o software Excel para que possam ser feitas as análises para a determinação da
resistência térmica e transmitância térmica total. O comportamento do painel ensaiado é
apresentado por meio de tabelas e gráficos gerados no software Excel.
Figura 29 – Posicionamento do corpo de prova na câmara térmica: (a) Fixação do corpo de prova na
parte denominada câmara quente, (b) Fechamento câmara ambiente.
(a) (b)
Fonte: Autora (2015)
92
c) Determinação do valor da transmitância térmica e capacidade térmica
A determinação da transmitância térmica (U) é feita através do método da média
progressiva de acordo com a norma ISO 9869 (1994), por meio da Equação 14, expressa em
W/m²K.
𝑈𝑛 =∑ 𝑞𝑗
𝑛𝑓=1
∑ (𝑇𝑠𝑖𝑗 − 𝑇𝑠𝑒𝑗)𝑛𝑗=1
(14)
A metodologia aplicada para estimar as incertezas no valor da transmitância térmica, é
denominada incerteza combinada (BAKER, 2011). Ela pode ser derivada a partir das
incertezas das medições individuais dos sensores e o desvio padrão (s.d) observado no ensaio.
A incerteza da medição é avaliada assumindo-se o erro de calibração dos instrumentos
declarado pelos fabricantes. Na transmitância térmica da parede, Uerr_Tse pode ser estimado
pela Equação 15.
𝑈𝑒𝑟𝑟−𝑇𝑠𝑒 =∑ 𝑞𝑗
𝑛𝑗=1
∑ [𝑇𝑠𝑖𝑗 − (𝑇𝑠𝑒𝑗 + 𝛿𝑇𝑠𝑒𝑗)]𝑛𝑗=1
(15)
Figura 30 – Instalação dos sensores aos datallogers : (a) datallogers U12-13, (c) amplificador de
tensão e (b) datallogers U30.
Fonte: Autora (2015)
93
A incerteza global (δUn) pode ser estimada a partir do valor médio quadrático (RMS)
dos desvios de cada caso de erro (Uerr) a partir do caso base (Un) mais o desvio padrão (s.d) do
período médio considerado para a estimativa de Un, conforme apresentado na Equação 16:
𝛿𝑈𝑛 = √[(𝑈𝑛 − 𝑈𝑒𝑟𝑟−𝑇𝑠𝑖)² + (𝑈𝑛 − 𝑈𝑒𝑟𝑟−𝑇𝑠𝑒)² + (𝑈𝑛 − 𝑈𝑒𝑟𝑟−𝑞)² + 𝑠. 𝑑 ] (16)
onde Uerr-Tsi, Uerr-Tse e Uerr-q são os valores de U calculados pela aplicação dos erros
ocorridos na temperatura interna, temperatura externa e do fluxo de calor, respectivamente. O
fator de abrangência (k) considerado igual a 2, é um valor típico usualmente utilizado neste
tipo de ensaio. A consideração deste fator de abrangência leva a um nível de confiança de
95% aproximadamente para a medição realizada. Assim, o valor de U final pode ser expresso
pela Equação 17:
𝑈 = 𝑈𝑛 + 𝑘. 𝛿𝑈𝑛 (17)
A determinação da capacidade térmica (𝐶𝑇) foi feita através do método de cálculo
simplificado conforme orientação normativa, NBR 15220-2 (ABNT, 2013). A metodologia
determina que se considere admissível a vedação vertical que apresente valores mínimos de
capacidade térmica (CT), considerando a Zona Bioclimática que está inserida a edificação.
e) Verificação do atendimento dos requisitos normativos
A avaliação térmica é efetuada levando em consideração os resultados dos valores de
U e 𝐶𝑇 (obtidos pelos ensaios e cálculos realizados) através de confrontamento com as
exigências normativas. Para que o painel atenda ao nível mínimo de desempenho deverá
apresentar simultaneamente a U ≤ 𝑈𝑙𝑖𝑚𝑖𝑡𝑒 e CT ≥ CT𝑙𝑖𝑚𝑖𝑡𝑒, conforme requisito apresentado na
Tabela 19.
Tabela 19 – Valores máximos admitidos para a transmitância térmica de paredes externas
Transmitância térmica (U)
W/m².K Capacidade térmica (CT)
kJ/m².K
Zona 3,4,5,6,7e 8 Zona 1,2,3,4,5,6 e 7
αª ≤ 0,6 αª ≥ 0,6
≥ 130
U ≤ 3,7 U ≤ 2,5
ª – α é absortância à radiação solar da superfície externa da parede
Fonte: Adaptado pelo autor. NBR 15575-4, p. 28 (ABNT, 2013)
94
4 RESULTADOS E DISCUSSÕES
4.1.1 Comportamento do SVVIE quando submetido a impacto de corpo duro.
As mossas observadas após a bateria dos ensaios estão registradas na Figura 31, por
grupo de energias e sequencia de golpes, as quais eram aferidas após cada procedimento de
impacto. Para evitar que a esferas impactassem uma área já ensaiada, regulou-se a altura do
cabo aço onde estas estavam fixadas. Na Figura 31a e b, apresenta-se a título de ilustração as
variações das mossas, conforme o grupo equivalente de energia de impacto, enquanto que na
Figura 31c, a sequencia dos impactos.
Figura 31 – Ensaio de Impacto de corpo duro: (a) e (b) grupo de mossas conforme energia no CP01 e
CP02 e (c) sequencia de impacto e marcação de mossa por pontos.
(a)
(b)
(c)
Fonte: Autora (2016)
Os resultados determinados nos ensaios dos três painéis para a energia de impacto
equivalente de 2,5J podem ser visualizados na Tabela 20. Pela sua análise, pode-se inferir que
houve a ocorrência de apenas deformações localizadas (mossas) na região de incidência da
esfera, sendo que a menor profundidade ocasionada pelo impacto de 2,5J foi de 0,02mm
enquanto que o maior foi de 0,10mm. A grande diferença entre as deformações pode ser
explicada provavelmente em decorrência de a esfera ter incidido em regiões próximas as já
danificadas por impactos anteriores. O valor médio de p dos três ensaios foi de 0,04mm,
sendo que para um nível de confiança de 95% de probabilidade, o intervalo de confiança para
as deformações no impacto com 2,5J foi estimado estar entre 0,03 ≤ p ≤ 0,05mm.
95
Comportamento semelhante foi observado no ensaio com impactos de energia de 3,75J
(Tabela 21), com ocorrência de apenas deformações localizadas (mossas) na região de
incidência da esfera. Como esperado, as deformações se elevaram em virtude da maior
energia aplicada, sendo que menor profundidade ocasionada pelo impacto de 3,75J foi de
0,09mm enquanto que o maior foi de 0,48mm. A grande variação também é explicada pelos
mesmos motivos apresentados anteriormente para o ensaio de 2,5J. Acrescenta-se, ainda, o
fato da placa cimento-madeira localizada atrás da placa cimentícia, por não ser uniforme,
pode não ter fornecido uma superfície adequada de apoio, o que explicaria maiores variações
nas deformações observadas nos ensaios com maior energia aplicada. O valor médio de p dos
três ensaios foi de 0,22mm, sendo que para um nível de confiança de 95% de probabilidade, o
intervalo de confiança para as deformações no impacto com 3,75J foi estimado estar entre
0,19 ≤ p ≤ 0,25mm.
De acordo com a norma, o ensaio com energia de 3,75J é utilizado para classificar o
desempenho dos SVVIE sem fins estruturais. Ao se analisar os resultados obtidos, observa-se
que o painel alcançou nível de desempenho Intermediário, conforme Tabela F.5 da NBR
15575-4 (ABNT, 2013), visto que não foram observadas a ocorrência de falhas como,
fissuras, destacamento, desagregações e nem profundidade da mossa (p) igual ou superior
2,0mm.
Tabela 20 – Dados do ensaio de impacto de corpo duro (2,5 J).
RESULTADOS - PROFUNDIDADES (mm)
UNIDADES IMPACTO
CP
01
CP
02
CP
03 MÉDIA VARIÂNCIA DESVIO
ERRO
PADRÃO OCORRÊCIA VISUALIZADA
m(kg) - 0.5
h(m) - 0.50
E(J) - 2.50
1 0,04 0,03 0,02 0,03
0,00068 0,03 0,0055
mossa
2 0,02 0,04 0,02 0,03 mossa
3 0,04 0,03 0,03 0,03 mossa
4 0,02 0,03 0,10 0,05 mossa
5 0,03 0,04 0,03 0,03 mossa
6 0,07 0,06 0,10 0,08 mossa
7 0,05 0,04 0,04 0,04 mossa
8 0,02 0,04 0,10 0,05 mossa
9 0,02 0,02 0,02 0,02 mossa
10 0,03 0,03 0,10 0,05 mossa
MÉDIA 0,03 0,03 0,04 0,04
DESVIO PADRÃO 0,016 0,011 0,021
Limite inferior do ICM 0,030
Limite superior do ICM 0,050
Teste de normalidade:
Estatística: Shapiro-Wilk – 0,9405
P-valor – 0,5589
Fonte: Autora (2016)
96
Apesar de não ser pré-requisito para análise de desempenho na vedação vertical
externa, optou-se por avaliar o comportamento da vedação quando submetido à energia de
impacto de 10J, com objetivo de compreender do comportamento do painel para níveis de
energia mais elevados.
Na Tabela 22, apresenta-se o comportamento do corpo de prova quando submetido a
impactos de energia em 10J. Nota-se que mesmo após elevação do nível de energia de
impacto, o painel ainda apresenta nível de desempenho adequado, não ocorrendo ruptura nem
traspasse. Pela analise visual do painel, as deformações localizadas (mossas) na região de
incidência da esfera ocorreram com profundidades mais acentuadas em relação às energias
anteriormente discutidas, sendo que a menor profundidade ocasionada pelo impacto foi de
0,32mm enquanto que o maior foi de 1,08mm, sem apresentar ocorrência de ruína e
traspassamento, ou rupturas na superfície. Assim, percebe-se uma grande diferença entre as
deformações produzidas, o que pode ser explicado em virtude de as esferas terem incidido em
regiões próximas ou sob o local onde estaria localizado o perfil metálico (região central do
painel), o que acabou atenuando a deformação das placas que compõem o painel. O valor
médio de p para os três ensaios foi de 0,75mm, sendo que para um nível de confiança de 95%
de probabilidade, o intervalo de confiança para as deformações no impacto com 10J foi
estimado estar entre 0,68 ≤ p ≤ 0,82mm.
Tabela 21 – Dados do ensaio de impacto de corpo duro (3,75 J).
RESULTADOS - PROFUNDIDADES (mm)
UNIDADES IMPACTO
CP
01
CP
02
CP
03 MÉDIA VARIÂNCIA DESVIO
ERRO
PADRÃO OCORRÊCIA VISUALIZADA
m(kg) - 0.5
h(m) - 0.75
E(J) - 3.75
1 0,09 0,11 0,15 0,12
0,00406 0,09 0,016
mossa
2 0,19 0,14 0,11 0,15 mossa
3 0,24 0,17 0,32 0,24 mossa
4 0,48 0,17 0,36 0,34 mossa
5 0,13 0,25 0,35 0,24 mossa
6 0,28 0,16 0,32 0,25 mossa
7 0,17 0,14 0,19 0,17 mossa
8 0,18 0,16 0,32 0,22 mossa
9 0,16 0,18 0,37 0,24 mossa
10 0,27 0,28 0,23 0,26 mossa
MÉDIA 0,22 0,18 0,27 0,22
DESVIO PADRÃO 0,109 0,051 0,094
Limite inferior do ICM 0,19
Limite superior do ICM 0,25
Teste de normalidade:
Estatística: Shapiro-Wilk – 0,9405
P-valor – 0,5589
Fonte: Autora (2016)
97
Assim como nos ensaios com menores energias, o comportamento do corpo de prova,
quando submetido à energia de impacto de 20J, não apresentou ruína e transpassamento
conforme pode ser visualizado na Figura 32. Apesar de não ser o único parâmetro a ser
utilizado para classificar o desempenho do painel nesse nível de energia, a avaliação da
profundidade da mossa na energia de 20J é um requisito para determinação do nível de
desempenho, onde ficou comprovada uma profundidade de mossa sem grandes danos à
superfície, apenas um afundamento (mossa) sem fissura e desagregações, conforme pode ser
visualizado na Figura 32.
Figura 32 – Mossas após ensaio de Impacto de corpo duro em 20J.
Fonte: Autora (2016)
Tabela 22 – Dados do ensaio de impacto de corpo duro (10J).
RESULTADOS - PROFUNDIDADES (mm)
UNIDADES IMPACTO
CP
01
CP
02
CP
03 MÉDIA VARIÂNCIA DESVIO
ERRO
PADRÃO OCORRÊCIA VISUALIZADA
m(kg) - 1.0
h(m) - 1.00
E(J) - 10
1 0,79 0,90 0,90 0,86
0,04047 0,20 0,036
mossa
2 0,87 0,95 0,79 0,87 mossa
3 0,56 0,83 0,92 0,77 mossa
4 0,66 0,95 0,32 0,64 mossa
5 0,91 0,90 0,50 0,77 mossa
6 0,45 0,72 0,56 0,58 mossa
7 0,81 0,89 0,54 0,75 mossa
8 0,52 0,55 1,02 0,70 mossa
9 0,39 0,89 0,88 0,72 mossa
10 0,68 0,62 1,08 0,79 mossa
MÉDIA 0,66 0,82 0,75 0,75
DESVIO PADRÃO 0,180 0,141 0,253
Limite inferior do ICM 0,68
Limite superior do ICM 0,82
Teste de normalidade:
Estatística: Shapiro-Wilk – 0,9628
P-valor – 0,8179 Fonte: Autora (2016)
98
Na análise, pode-se verificar ocorrência de deformações localizadas na região de
incidência da esfera, com profundidades de mossa chegando ao máximo de 2,95mm, a menor
profundidade registrada foi de 1,05mm, sem apresentar ocorrência de ruptura, ruína e ou
transpassamento. O valor médio de p dos três ensaios foi de 1,84mm, sendo que para um nível
de confiança de 95% de probabilidade, o intervalo de confiança para as deformações no
impacto com 20J foi estimado estar entre 1,65 ≤ p ≤ 1,98mm (Tabela 23).
Os valores das médias e os desvios padrões determinados para os três ensaios
realizados estão representados na Figura 33. Nota-se que à medida que a energia de impacto
aumenta, as deformações produzidas no painel (mossas) também se elevam, sendo que os
maiores desvios foram observados nos ensaios com maior energia. É possível perceber certa
similaridade no comportamento dos corpos de prova e a elevação dos desvios ocorre
provavelmente devido a propagação de fissuras e danos internos à medida que estrutura da
placa recebe os impactos durante a realização do ensaio. Outra explicação plausível pode
decorrer da falta de isotropia do material que compõem a placa, podendo esta apresentar
regiões mais resistentes e outras menos resistentes. A anisotropia da placa de apoio (cimento-
madeira) pode ter corroborado para o ocorrido visto que ela não consegue fornecer uma
superfície de apoio uniforme para a placa cimentícia. O impacto da esfera nas proximidades
de regiões já danificadas anteriormente também pode ser a causa das variações observadas.
Tabela 23 – Dados do ensaio de impacto de corpo duro (20J).
RESULTADOS - PROFUNDIDADES (mm)
UNIDADES IMPACTO
CP
01
CP
02
CP
03 MÉDIA VARIÂNCIA DESVIO
ERRO
PADRÃO OCORRÊCIA VISUALIZADA
m(kg) - 1.0
h(m) - 2.00
E(J) - 20
1 1,59 1,95 1,94 1,83
0,15886 0,40 0,073
mossa
2 1,88 1,13 1,93 1,65 mossa
3 1,83 2,10 1,45 1,79 mossa
4 1,05 2,20 2,95 2,07 mossa
5 1,56 1,45 1,18 1,40 mossa
6 1,56 2,20 2,20 1,99 mossa
7 2,06 1,94 1,90 1,97 mossa
8 1,97 1,50 1,68 1,72 mossa
9 1,62 2,25 2,09 1,99 mossa
10 1,61 2,30 2,03 1,98 mossa
MÉDIA 1,67 1,90 1,94 1,84
DESVIO PADRÃO 0,285 0,403 0,472
Limite inferior do ICM 1,65
Limite superior do ICM 1,98
Teste de normalidade:
Estatística: Shapiro-Wilk – 0,9628
P-valor –0,8179
Fonte: Autora (2016)
99
Por outro lado, por meio da análise da Figura 34, constata-se que houve maior
dispersão nas deformações para a energia de impacto de 20J, enquanto para as demais
energias, as deformações se concentram mais próximas dos valores médios.
Figura 33 – Valores médios e desvios em função das energias de impacto em corpo de prova.
Fonte: Autora (2016)
Figura 34 – Dispersão das deformações em torno do valor médio nos ensaios de impactos.
Fonte: Autora (2016)
0,00
0,25
0,50
0,75
1,00
1,25
1,50
1,75
2,00
2,25
2,50
2,5 3,75 10 20
Pro
fun
did
ade
(mm
)
Energias de Impacto (joule)
CP01 CP02 CP03
2,5 3,75 10 20
Energias de Impacto (Joule)
Pro
fund
idad
es (
mm
)
2,0
1,5
1,0
0,5
0,0
100
Os danos causados para o impacto de 10J são muito inferiores aos estabelecidos pela
NBR 15575-4 (ABNT, 2013), ou seja, afundamento (mossa) ≤ 2,0mm. Indaga-se se esta
referência utilizada pela norma é adequada para descrever o desempenho de um painel
submetido a impactos de corpo duro visto que somente para energias de 20J, o valor de
referencia normativo foi ultrapassado. De qualquer forma, demonstra-se que para o painel
apresenta adequado desempenho a choques acidentais, visto que a superfície externa do painel
conseguiu resistir aos choques sem se fissurar, apresentar transpassamento ou escamações.
Atribui-se este comportamento em parte a placa cimento-madeira localizada atrás da placa
cimentícia que funciona como uma espécie de amortecedor dos impactos.
Outro aspecto a ser considerado a respeito do ensaio de corpo duro é o comportamento
individual de cada corpo de prova, sob o ponto de vista da locação e dispersão do conjunto de
dados no diagrama de caixa, conhecido como “Box Plot” (Figura 35), no qual são
apresentados os valores das medianas e de seus respectivos quartis (Q1 e Q3). Esse diagrama é
importante, pois fornece uma visão geral do ensaio, proporcionando a visualização dos
valores máximos e mínimos, primeiro e terceiro quartil, além da mediana dos dados
coletados. No caso do CP01, para as energias 2,5J, 3,75J e 20J, nota-se que os valores tendem
a apresentar uma assimetria positiva, pois seus dados estão tendenciosamente agrupados no
Q1 (primeiro quartil). Salienta-se que houve apenas diferença no comportamento observado
na energia de impacto em 10J que apresenta assimetria negativa, com os dados muito
próximos da mediana, quase uma simetria. Já no CP02, nota-se diferença neste
comportamento, pois a assimetria positiva é parecida nas duas primeiras energias de impacto
e nas energias de 10J e 20J a tendência é a acentuada assimetria negativa. No CP03 somente a
energia de impacto em 2,5J demonstra uma assimetria positiva nos dados, os demais impactos
são assimétricos negativamente.
O comportamento delineado nas “Box Plot” demonstra uma heterocedasticidade dos
dados do ensaio (ou seja, que a variância não é constante) em virtude dos dados apresentaram
grande variação, não permitindo estabelecer uma relação entre as energias aplicadas e as
deformações sofridas, ficando apenas evidenciado que os valores de deformação tendem a se
elevar à medida que a energia no ensaio aumenta. Quanto ao comportamento dos corpos de
prova em relação a uma mesma energia de impacto, nota-se também que não existe uma
tendência padrão para o comportamento da profundidade das mossas, estando às deformações
observadas dentro do intervalo de confiança, assumindo erros que não impactam na avaliação
do sistema de vedação para a definição do nível de desempenho segundo a NBR 15575-4
(ABNT, 2013b).
101
Figura 35 – Gráfico de diagrama de caixa (box plot) referente a locação do conjunto de dados na
energia de impacto – 2,5; 3,75, 10 e 20J.
Fonte: Autora (2016)
Foi avaliado o comportamento das médias de profundidades nas mossas, em cada
energia de impacto, em relação a outros SVVIE pesquisados por outros autores, com vista a
identificar similaridades e características das vedações em relação a esse requisito do usuário.
Os modelos de vedações verticais que serviram de base para a comparação foram a parede
pré-moldada em concreto (CETEC, 2005), o painel constituído de bloco cerâmico sem fins
estruturais (SENAI ITT, 2014) e o painel em LSF usualmente empregado (gesso acartonado,
perfil em aço e placa cimentícia) (BAUER, 2015). Conforme se pode observar na Figura 36, a
análise das mossas indica que a tipologia em LSF pesquisada neste trabalho e a ensaiada por
Bauer (2015) são mais resistentes nas primeiras energias de impactos (até 10J), com
afundamentos que variaram de 0,00 a 0,76mm. Já as SVVIEs em parede de concreto e de
parede de bloco cerâmicos apresentaram mossas com maiores profundidades até a energia de
Valores das Energias de Impacto (Joule)
Q1 Mediana Q3
0,055
0,045
0,035
0,025
0,015
0,005
-0,005
Lo
caçã
o d
o c
on
j. d
e D
ado
s (m
m)
CP01 CP02 CP03
Energias de Impacto 2,5J
0,35
0,30
0,25
0,20
0,15
0,10
0,05
0,00
Lo
caçã
o d
o c
on
j. d
e D
ado
s (m
m)
CP01 CP02 CP03
Energias de Impacto 3,75J
0,8
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0,0
Lo
caçã
o d
o c
on
j. d
e D
ado
s (m
m)
CP01 CP02 CP03
Energias de Impacto 10J
1,2
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
Lo
caçã
o d
o c
on
j. d
e D
ado
s (m
m)
CP01 CP02 CP03
Energias de Impacto 20J
102
impacto de 10J. Por outro lado, para a energia de 20J, a mossas observadas nos painéis em
SVVIE em LSF, inclusive a pesquisada neste trabalho, superaram as mossas nos demais
SVVIE apresentados, inclusive no painel LSF usualmente empregado, apesar de este
apresentar uma camada a menos (nele não há placa de madeira mineralizada). Diante destes
resultados, pode-se concluir que o comportamento da configuração em LSF composta por
placa de madeira mineralizada apresenta um comportamento dentro do definido na NBR
15575-4 (ABNT, 2013), com uma melhor desempenho a impactos de corpo duro até 10J, em
relação à parede de concreto e o painel de blocos cerâmicos apresentados. Porém, para a
energia de impacto de 20J, percebe-se que a vedação apresenta maior afundamento da camada
superficial, sem, no entanto, apresentar a ocorrência de falhas como, fissuras, destacamento,
desagregações e nem profundidade da mossa (p) igual ou superior 2,0mm.
Figura 36 – Comportamento no ensaio de impacto de corpo duro de diferentes SVVIE utilizados em
edificações habitacionais.
Fonte: Autora (2016)
Após as análises apresentadas pode-se concluir que, em relação ao ensaio de corpo duro,
a configuração proposta de vedação vertical em madeira mineralizada estruturada em LSF
atende aos critérios de desempenho para vedação vertical externa sem fins estruturais, sendo
que não foi observado, para o nível de impacto de 3,5J nenhuma restrição ao uso, devido a
não ocorrência de falhas e profundidade da mossa p < 2,0 mm, apresentado desta forma nível
de desempenho Superior (S) segundo este critério. Para os casos de níveis de energia de 10J e
20J, não foram observadas profundidades com sinais de ruptura, traspassamento ou falhas que
possibilitassem a ruína do SVVIE.
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
1,40
1,60
1,80
2,00
2,5 3,75 10 20
LSF PROPOSTO PAREDE DE CONCRETO
PAINEL EM BLOCO CERÂMICO LSF CONVENCIONAL
Pro
fundid
ade
(mm
)
Energia de Impacto (J)
103
4.1.2 Comportamento do SVVIE quando submetido a cargas provenientes de peças
suspensas atuantes
O ensaio de peças suspensas visou avaliar a resistência da vedação vertical quando
submetido à esforços de momentos fletores e compressão e esmagamento dos componentes
do painel de vedação pelo contanto com o parafuso. Os resultados dos deslocamentos
horizontais sofridos pelo painel nas várias etapas de carregamento podem ser visualizados na
Tabela 24. Decorridos o tempo mínimo de 24 horas, os pesos foram retirados e após três
minutos, avaliou-se o deslocamento horizontal residual (Tabela 25). Foram estimadas as
variâncias, o erro padrão e intervalo de confiança do ensaio com intuito de caracterizar o
estatisticamente o comportamento do ensaio de peças suspensas no painel pesquisado (Figura
37). Nota-se pela análise da Figura 37 que as maiores variâncias estão compreendidas no
carregamento de 0,45kN, 0,50kN, 0,75kN e 0,80kN, sendo observado também a existência de
pontos fora do erro padrão nesses carregamentos. Apesar de não ser possível estabelecer uma
relação entre os carregamentos e as deformações no ensaio (curva de ajuste), verifica-se que a
medida que o carregamento das anilhas se eleva, elevam-se as deformações nos corpos de
prova.
Tabela 24 – Resultados obtidos no ensaio de cargas provenientes de peças suspensa.
Deslocamentos dh (mm)
Deformações
limites
Carga
de uso
(kN)
Carga
de uso
(kgf)
CP
01 CP 02 CP 03
média
cp's variância desvio ocorrências
Máxima
instantânea: 2400/500 =
4.80 mm;
Máxima
residual: 2400/2500 =
0.96mm
0 0 0,000 0,000 0,000 0,000 0,00000 0,00 Sem
0,05 5 0,001 0,001 0,000 0,001 0,00000 0,00 Sem
0,1 10 0,001 0,002 0,015 0,006 0,00006 0,01 Sem
0,15 15 0,001 0,003 0,010 0,005 0,00002 0,00 Sem
0,2 20 0,029 0,039 0,017 0,028 0,00012 0,01 Sem
0,25 25 0,031 0,046 0,028 0,035 0,00010 0,01 Sem
0,3 30 0,050 0,048 0,045 0,048 0,00001 0,00 Sem
0,35 35 0,052 0,066 0,070 0,063 0,00009 0,01 Sem
0,4 40 0,067 0,083 0,080 0,077 0,00007 0,01 Sem
0,45 45 0,083 0,128 0,107 0,106 0,00050 0,02 Sem
0,5 50 0,092 0,139 0,128 0,120 0,00060 0,02 Sem
0,55 55 0,130 0,159 0,148 0,146 0,00022 0,01 Deslocamento
da bucha
0,6 60 0,150 0,174 0,155 0,160 0,00016 0,01 Sem
0,65 65 0,156 0,181 0,184 0,174 0,00024 0,02 Sem
0,7 70 0,169 0,187 0,194 0,183 0,00017 0,01 Sem
0,75 75 0,185 0,187 0,225 0,199 0,00051 0,02 Sem
0,8 80 0,192 0,196 0,227 0,205 0,00036 0,02 Sem
Fonte: Autora (2016)
104
Figura 37 – Valores médios e dispersão dos dados.
Fonte: Autora (2016)
Durante a realização do ensaio, notou-se que a bucha de fixação da cantoneira de
ensaio se despendeu parcialmente dos componentes do painel (Figura 38a). Apesar do
ocorrido, resolveu-se prosseguir com o ensaio, até o carregamento total preconizado pela
norma visto que a finalidade do ensaio é caracterizar o painel em termos de capacidade de
suporte de suspensas, como ocorre quando da fixação de armários ou objetos. Percebeu-se que
à medida que maiores cargas eram aplicadas, a bucha progressivamente ia se desprendendo
(deslocando) dos componentes do painel (Figura 38b).
Após o término do ensaio, apesar do deslocamento sofrido pela bucha, esta não havia
se desprendido do painel. No entanto, em virtude da norma exigir que o carregamento
permanecesse aplicado por 24 horas, observou-se no dia posterior ao fim do ensaio que a
mesma havia se desprendido completamente do painel, provocando a queda da cantoneira de
ensaio. Atribuiu-se essa ocorrência ao comprimento inadequado do corpo do parafuso de
fixação da cantoneira de ensaio que não proporcionou adequado transpasse no painel ensaiado
(Figura 38c). O problema foi solucionado adquirindo-se um parafuso com comprimento de
corpo maior, de forma a proporcionar um adequado transpasse do parafuso no painel. A
hipótese ficou ratificada visto que os ensaios realizados a posterior foram conduzidos de
forma satisfatória, não se verificando novas ocorrências como esta.
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5 0,55 0,6 0,65 0,7 0,75 0,8
Carregamentos em kN.
Des
loca
men
tos
(mm
)
0,20
0,15
0,1
0,05
0,00
105
Figura 38 – Fixação de cantoneira para ensaio de carregamento de peça suspensa
(a) Parafuso em fase inicial de
desprendimento
(b) Aumento do
desprendimento do parafuso
(c) Detalhe da Bucha sem
transpasse adequado do
parafuso Fonte: Autora (2016)
Destaca-se que após a adequação do sistema de fixação, para atendimento ao ensaio,
não houve nenhuma ocorrência, a exemplo de arrancamento da bucha ou parafuso, fissuras,
escamações ou rupturas. Também não foram registrados quaisquer danos na região dos
fixadores, em especial, nos locais de transferências das cargas devido à pressão de
esmagamento provocada pelo parafuso, bem como na região de calçamento da cantoneira,
onde há concentração de esforço de compressão no painel (Figura 39).
Como verificado, observou-se a necessidade de atenção especial para os componentes
de fixação do suporte de cantoneira com intuito de adequar a transmissão de carga para o
painel ensaiado. Desta forma, recomenda-se que os fixadores, tais como buchas e parafusos,
tenham comprimento de transpasse adequado no painel, com intuito de promover a adequada
fixação em todas as placas componentes do painel a ser ensaiado.
Figura 39 – Detalhe dos elementos de fixação da cantoneira - ensaio de peça suspensa (CP 01),
(a) Detalhe das fixações
externas
(b) Parafuso transpassando os
componentes do painel sem
desprendimento–lado esquerdo
(c) Parafuso transpassando os
componentes do painel sem
desprendimento – lado direito
Fonte: Autora (2016)
106
Observou-se que durante os carregamentos dos corpos de prova CP01, 02 e 03 que não
houve nenhuma ocorrência de deslocamento horizontal (dh) maior que o h/500, assim como
as deformações horizontais residuais (dhr) também não ultrapassaram o valor determinado
pela norma de h/2500, conforme pode ser observado na Tabela 25.
Tabela 25 – Descolamentos (dh e dhr) observados nos ensaios dos corpos de prova.
Deslocamento Horizontal e Deslocamento Residual (mm)
Descrição Central CP01 CP02 CP03
dh – máx.
0,192 0,196 0,227
h/500 4,80
dhr 0,06 0,075 0,09
h/2500 limite 0,96
Fonte: Autora (2016)
O deslocamento horizontal central apresentado pelos corpos de prova do painel se
elevou gradativamente com a aplicação progressiva às das cargas provenientes dos pesos das
anilhas (Figura 40). Nota-se certa similaridade nos comportamentos dos deslocamentos a
medida que o carregamento se eleva no painel, porem é possível perceber uma certa variação
nos dados (Figura 40), o que não influi diretamente no resultado final do nível de desempenho
dos painéis, visto que os deslocamentos não ultrapassaram o limite máximo normativo.
Destaca-se que CP01 foram identificados os menores deslocamentos horizontais para a
maioria dos carregamentos aplicados, enquanto os CP02 e CP03 apresentaram
comportamentos similares, acima da curva do carregamento do CP01. O CP03 foi o que
apresentou maior deslocamento horizontal (0,227mm).
Figura 40 – Deslocamento horizontal observado nos ensaios dos corpos de prova
Fonte: Autora (2016)
0,000
0,050
0,100
0,150
0,200
0,250
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5 0,55 0,6 0,65 0,7 0,75 0,8Del
oca
men
to H
ori
zonta
l C
entr
al
(mm
)
Carga de uso aplicada nos CP's (kN)
dh Central CP 01 dh Central CP 02 dh Central CP 03
107
É importante salientar que os ensaios foram conduzidos em região do painel sem
nenhum tipo de reforço para a fixação do suporte da cantoneira de ensaio, sendo que a norma
de desempenho permite a instalação de reforços localizados nos pontos de fixação de peças
suspensas, desde que esteja previsto e orientado no Manual de Uso, Operação e Manutenção
da Edificação, isso para o caso de paredes compostas de painéis sanduíches e ou ocas (CBIC,
2013).
Assim como no ensaio de corpo duro, procurou-se comparar os resultados encontrados
no ensaio de peças suspensas do painel LSF com os de outras tipologias de SVVIE
usualmente empregadas nas edificações habitacionais. Os SVVIE que serviram de subsídios
para esta análise foram as mesmas utilizadas no ensaio de corpo duro, ou seja, parede pré-
moldada em concreto (CETEC, 2005), painel constituído de bloco cerâmico sem fins
estruturais (SENAI ITT, 2014) e painel em LSF tradicional (IPT, 2011).
Os resultados das deformações horizontais instantâneas, para as quatro tipologias de
SVVIE, estão apresentados na Figura 41, onde se observa uma similaridade no
comportamento dos sistemas em LSF tradicional e o proposto neste trabalho, com pequenas
variações ocorrendo entre os carregamentos de 0,45kN à 0,80kN. O SVVIE em bloco
cerâmico foi o sistema que apresentou maior resistência, sofrendo deslocamentos bem
menores aos demais sistemas avaliados. O sistema que apresentou menores variações a
medida que o carregamento era elevado foi o SVVIE em parede de concreto, apresentando
deformações de 0,1 e 0,20mm no decorrer do ensaio. Conclui-se que todos os SVVIE
avaliados estão abaixo dos valores estimados para o deslocamento horizontal instantâneo e o
deslocamento residual, apresentando adequado desempenho para utilização nos sistemas de
vedação vertical sem fins estruturais em edificações habitacionais (ABNT NBR15575-4,
2013).
Como nos ensaios foi conduzido até carregamentos de 0,8KN e os deslocamentos
observados nos três ensaios, dos copos de prova avaliados nesta pesquisa foram inferiores ao
nível critério normativo, inclusive em termos residuais, conclui-se que a vedação vertical
externa em LSF pesquisado atende os critérios normativos para peças suspensa, sendo seu
desempenho classificado como Mínimo (Tabela 16).
108
Figura 41 – Deslocamento horizontal observado nos ensaios dos corpos de prova para carregamento
de peças suspensas atuantes.
Fonte: Autora (2016).
Apesar do ensaio não ter sido conduzido a níveis de carregamento para caracterização
do nível de desempenho superior (carregamento até 1,2KN), acredita-se que o painel tenha a
capacidade de atingir tal desempenho caso o sistema de fixação da cantoneira de ensaio seja
modificado, propiciando a melhor distribuição do carregamento no painel (por exemplo, com
a instalação de mais um parafuso de fixação do suporte) ou através da instalação do perfil de
reforço previsto em norma.
4.1.3 Comportamento do SVVIE quando submetido a Ensaio de impacto de corpo mole.
O resumo dos resultados obtidos na avaliação dos três painéis ensaiados pode ser
visualizado na Tabela 26 e Figura 42. De forma resumida, no CP01 foram identificados os
menores deslocamentos horizontais para a maioria dos carregamentos aplicados, enquanto os
CP02 e CP03 apresentaram comportamentos similares, acima da curva do carregamento do
CP01. O deslocamento horizontal (Dh) apresentado pelos corpos de prova do painel se elevou
com a elevação gradativa da energia de impacto. Nota-se certa linearidade nos
comportamentos dos deslocamentos horizontais à medida que os impactos produzidos se
elevam, justificado pelo fato de o material estruturante do painel ser o aço, que apresenta
comportamento elasto linear dentro dos níveis de carregamento produzidos no painel (Figura
43). A variação nos dados para cada energia de impacto não influenciou o resultado final do
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80
LSF PROPOSTO PAREDE DE CONCRETO
LSF CONVENCIONAL PAINEL EM BLOCO CERÂMICO
Des
loca
men
to H
ori
zonta
l C
entr
al
(mm
)
Carga de uso aplicada nos CP's (kg)
109
nível de desempenho dos painéis, visto que os deslocamentos não ultrapassaram o limite
máximo normativo de Dh ≤ 38,40mm, indicado para nível de impacto de 180J. Pequenas
fissuras nas extremidades laterais verticais da placa de gesso localizada na face oposta ao
impacto foram observadas para a energia de 360J, sendo que estas fissuras tiveram sua
propagação aumentada na energia de 480J.
Devido ao painel ser constituído por elementos leves (G < 60 kg/m²), durante a
transferência da energia de impacto, o painel apresentou vibração, o que pode ter corroborado
para o aparecimento das fissuras indicadas anteriormente e também os deslocamentos
residuais negativos observados durante o ensaio. Atribui-se esses efeitos a não existência de
um apoio lateral no pórtico de ensaio para fixação da lateral do painel a ser ensaiado
conforme pode ser visualizado na Figura 25.
Tabela 26 – Deslocamentos horizontais para os níveis de energia de impacto de corpo mole.
ENERGIA
(J) (h)
CP01
deslocamento (mm)
CP02
deslocamento (mm)
CP03
deslocamento (mm) Ocorrência
Inst. Res. Inst. Res. Inst. Res.
120 30 7,43 0,000 10,37 0,100 12,00 -0,250 Sem ocorrências
180 45 12,30 -0,010 15,20 -0,018 16,25 0,090 Sem ocorrências
240 60 17,10 0,000 19,30 0,100 17,87 0,010 Sem ocorrências
360 90 22,20 0,100 20,31 0,160 20,45 0,000
Pequenas fissuras
parte interna da
placa gesso
(cantos)
480 120 27,40 -0,015 27,75 -0,020 27,26 -0,010
Pequenas fissuras
parte interna da
placa gesso
(cantos)
SVVE, sem função estrutural, constituídas por
elementos leves (G < 60 kg/m²)
Critério NBR 15575-4/13 – Dh em 120 e 180J
Dh ≤ 38,40mm Dhr ≤ fmm
SVVE, sem função estrutural - Impacto externo
(acesso externo ao público)
Critério NBR 15575-4/13
Dh ≤ 19,20mm Dhr ≤ 3,84mm
Fonte: Autora (2016).
110
Figura 42 – Carga de impacto versus deslocamento horizontal nas três amostras ensaiadas.
Fonte: Autora (2016).
Figura 43 – Comportamento médio das três amostras ensaiadas no ensaio de impacto de corpo mole.
Fonte: Autora (2016).
Observou-se registros negativos nos deslocamentos residuais, sendo este
comportamento também foi constatado em outros ensaios realizados em tipologias de painéis
de vedação similares (BAUER, 2015; IPT, 2011). Desta forma, evidencia-se que este
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
120 180 240 360 480
Lim
ite
de
Des
loca
men
tos
ho
rizo
nta
is (m
m)
Energias de Impacto (joule)
CP 01 CP 02 CP 03
6
9
12
15
18
21
24
27
120 180 240 360 480
Pro
fund
idad
e (m
m)
Energias de Impacto (joule)
MÉDIA CP's
111
comportamento é comum aos SVVIE leves, sendo este comportamento em parte atribuído as
características de elasticidade presente nos componentes que fazem parte do sistema
construtivo, em especial o aço que estrutura esses painéis.
Procurou-se analisar o comportamento dos corpos de prova em LSF composto por
placa mineralizada, em relação a outras três tipologias de SVVIE usualmente empregada nas
edificações habitacionais, objetivando evidenciar a resistência aos impactos de corpo mole,
bem como promover comparação entre eles. Os SVVIE que serviram de subsídios para esta
analise foram os mesmos utilizados nos ensaios de corpo duro e peças suspensas.
Pela análise da Figura 44, observa-se diferenças em termos de deslocamento entre o
SVVIE ensaiado neste trabalho e os painéis em bloco cerâmico, de concreto e LSF
convencional. Presume-se que este comportamento esteja relacionado ao sistema de fixação
do painel no pórtico de ensaio. Enquanto nos ensaios realizados em outros laboratórios, os
painéis foram apoiados nas quatro extremidades, no pórtico utilizado no ensaio, os painéis
ficaram apoiados apenas em duas extremidades. Este fato fez com que os painéis
apresentassem modo de vibração diferentes daqueles com quatro apoios, o que ocasionou
maior amplitude nos deslocamentos produzidos durante os impactos. Isso fica comprovado
pelo fato do SVVIE em LSF convencional (sem placa mineralizada) ter apresentado
deslocamentos muito inferiores ao ensaiado neste trabalho. Apesar do ocorrido, os
deslocamentos permaneceram abaixo do limite normativo, o que torna o painel LSF
estruturado em madeira adequado para sistema de vedação vertical.
Figura 44 – Deslocamento horizontal observado nos ensaios dos corpos de prova.
Fonte: Autora (2016).
0
5
10
15
20
25
30
120 180 240 360 480
Dh
In
stan
tân
eos
(mm
)
Carga (Joule)
LSF PROPOSTO PAREDE DE CONCRETO
PAINEL EM BLOCO CERÂMICO LSF CONVENCIONAL
112
Tabela 27 – Ocorrências e estatísticas dos dados do ensaio de Impacto de Corpo Mole.
Impacto de corpo mole
ENERGIA
(J) (h)
Deslocamentos dh (mm)
CP
01
CP
02
CP
03 Média Variância
Erro
padrão Ocorrências
120 30 7,43 10,37 12,00 9,93 5,36423 2,32 Sem ocorrências
180 45 12,30 15,20 16,25 14,58 4,18583 2,05 Sem ocorrências
240 60 17,10 19,30 17,87 18,09 1,24630 1,12 Sem ocorrências
360
90 22,20 20,31 20,45 20,99
1,10903
1,05
Pequenas fissuras nas
extremidades da parte
interna da placa
480
120 27,40 27,75 27,26 25,14
0,06370
3,80
Pequenas fissuras nas
extremidades da parte
interna da placa
Fonte: Autora (2016)
Como o ensaio foi conduzido até impactos de 480J e os deslocamentos observados nos
três ensaios foram inferiores aos níveis de critério normativo, inclusive em termos residuais,
conclui-se que a vedação vertical externa em LSF pesquisada atende os critérios normativos
de resistência a impactos acidentais ou propositais, sendo seu desempenho classificado como
Mínimo (Tabela 18). Além do mais não foram observadas ocorrências de rupturas localizadas,
não comprometendo a estanqueidade e segurança da vedação. Apenas fissuras na lateral da
placa de gesso (Tabela 27).
4.2 Desempenho térmico
Nesta seção, apresenta-se os resultados das propriedades térmicas teóricas do painel,
conforme NBR 15220-2 (ABNT, 2005) e NBR 15575-1 e 4, bem como os resultados dos
ensaios de determinação da transmitância térmica total do painel por meio por meio do
método da caixa quente protegida (ABNT NBR 6488, 1980). Discute-se a adequação desta
nova configuração de LSF para cada região do Zoneamento Bioclimático Brasileiro.
4.2.1 Caracterização do SVVIE através das propriedades térmicas segundo o método de
cálculo definido pela NBR 15220-2 (ABNT, 2005)
As propriedades térmicas de resistência térmica total (RT), transmitância térmica (UT),
capacidade térmica (CT), atraso térmico (φ) e fator solar (FSo) avaliadas pelo procedimento
de cálculo teórico definidos pela NBR 15220-2 (ABNT, 2005) são apresentados na Tabela 28.
O fator solar foi calculado com valores de absortânica () para cores claras (=0,3), conforme
113
recomendação da norma NBR 15575-4 (ABNT, 2015). Os procedimentos de cálculos podem
ser consultados no Apêndice I.
No caso da NBR 15220-3 (ABNT, 2005) os valores admissíveis de transmitância
térmica, atraso térmico e fator de calor solar para SVVIE em cada zona bioclimática
brasileira, podem ser agrupados da seguinte forma: zonas 1 e 2, paredes leves e valores de U ≤
3,00 W/(m².K); φ ≤ 4,3h e FSo ≤ 5,0; zonas 3, 5 e 8, paredes leves refletoras e valores de U ≤
3,60 W/(m².K); φ ≤ 4,3h e FSo ≤ 4,0; zonas 4, 6 e 7, parede pesadas e valores de U ≤ 2,20
W/(m².K); φ ≥ 6,5h e FSo ≤ 3,5. Com exceção da zona 8, em todas as demais zonas a
capacidade térmica deve ser superior a 130 KJ/(m².K).
Com exceção das zonas 4, 6 e 7, nas quais são exigidas paredes pesadas e atraso
térmico superior a 6,5h, o painel pesquisado atende as recomendações normativas de parede
leve e atrasos inferiores 4,3h (Quadro 7). Já em relação à transmitância térmica e fator solar,
nota-se que o painel atende os critérios estabelecidos para todas as zonas bioclimáticas. Por
outro lado, com exceção da zona 8, o painel não atende ao critério de capacidade térmica
superior a 130 KJ/(m².K). Como todos os critérios precisam ser atendidos, a única zona para o
qual o painel atende de imediato os critérios normativos é para a zona 8.
Com relação à adequação descrita pela NBR 15575-1 (ABNT, 2013), onde são
avaliados também os requisitos e critérios para o envelopamento dos edifícios, em relação a
transmitância térmica total (UT) nota-se que foram atendidos os critérios para todas as oito
zonas bioclimáticas, porém ao se analisar a capacidade térmica (CT), verifica-se que esta foi
insuficiente para atendimento desse parâmetro (CT = 40,29 KJ/(m².K)) visto que para sete das
oito zonas bioclimáticas brasileiras a capacidade térmica deve ser superior a 130 KJ/(m².K).
Em virtude disso, para que a classificação do desempenho do edifício composto com o painel
pesquisado, a norma permite que se faça simulação computacional para verificação do
atendimento ou não do desempenho térmico SVVIE do edifício no dia típico de verão e de
inverno (ABNT, 2013).
Tabela 28 – Propriedades térmicas do painel conforme os procedimentos de cálculo definidos pela
NBR 15220-2 (ABNT, 2005).
RT (m² K/W)
U (W/(m².K))
ATRASO (𝜑)
(h)
FATOR SOLAR ( FSo)
(%) CT
(KJ/(m².K))
0,49 2,00 1,87 2,4* 40,59
* (Pintura amarela)
Fonte: Autora (2016)
114
Quadro 7 – Adequação do painel em LSF proposto em relação ao zoneamento bioclimático brasileiro
(absortância para radiação solar α= 0,30).
ZONAS
BIOCLIMÁTICAS Z1 Z2 Z3 Z4 Z5 Z6 Z7 Z8 MÉTODO
Número de cidades 12 33 62 17 30 38 39 99
Transmitância térmica
(U) EC EC EC EC EC EC EC EC
NBR 15575-1 e 4;
NBR 15220-2 e 3
Capacidade térmica
(CT) NC NC NC NC NC NC NC EC
NBR 15575-1 e 4;
Atraso térmico
(φ) EC EC EC NC EC NC NC EC
NBR 15220-2 e 3
Fator Solar *
(FSo) EC EC EC EC EC EC EC EC
NBR 15220-2 e 3
* (Pintura amarela). Em conformidade Não conforme
Fonte: Autora (2016)
4.2.2 Caracterização do SVVIE através das propriedades térmicas segundo o método de
caixa quente protegida, NBR 6488 (ABNT, 1980)
O método de caixa quente protegida NBR 6488 (ABNT, 1980) permite caracterizar as
propriedade de transmitância térmica do modelo do SVVIE de forma mais precisa, com os
materiais que são usualmente utilizados para confecciona-las. O ensaio é realizado por meio
da passagem de fluxo de calor no corpo de prova, que provoca variação nas temperaturas nas
faces interna e externa do SVVIE. As medições destas variáveis permitem que seja feito o
cálculo da transmitância térmica do painel.
Pela análise do ensaio realizado no CP01, nota-se que os valores de Un convergem
assintoticamente à medida que o ensaio é conduzido, sendo verificadas diferenças médias
entre as temperaturas superficiais das faces interna e externa de ~19,98˚C, com fluxo de calor
médio por entre os componentes do painel de 57,84W /m² (Tabela 52a). O valor médio de Un
e a incerteza estatística da medição do ensaio foram de 2,90W /m²K±0,32 W/m²K (Tabela
30). Calculando-se a transmitância média térmica total (UT) por meio da soma das resistências
térmicas externa e interna do ar, o valor determinado no ensaio para o painel LSF composto
foi de 1,94 W/m²K, inferior ao valor teórico previamente calculado (2,00W/m²K), porém
dentro do intervalo de confiança determinado no ensaio (1,82 ≤ UT ≤ 2,12W/m²K) (Tabela
31). A diferença entre o valor teórico e o ensaiado se dá em virtude das propriedades de
condutividade térmica teórica ser diferente das propriedades reais dos materiais que compõem
115
o painel, das condições ambientais do ensaio e das incertezas das medições individuais dos
sensores.
Tabela 29 – Transmitância térmica total obtida nos ensaio de caixa quente
Variável/ propriedade térmica Painel LSF
CP01 CP02 CP03
Temperatura interna 59,70°C 50,43°C 56,02°C
Temperatura externa 39,72°C 33,05°C 37,88°C
Fluxo de calor 57,84W/m2 50,98W/m² 50,96W/m²
Valor de U médio (Un) 2,90 W/m²K 2,93W/m²K 2,81W/m²K
Incerteza δUn 0,16 W/m2K 0,16 W/m
2K 0,18 W/m
2K
Err
o n
a m
ediç
ão
Uerr_Tsi (erro do sensor 0,25°C) 2,93W/m²K 2,98W/m²K 2,85W/m²K
Uerr_Tse (erro do sensor 0,25°C) 2,93W/m²K 2,98W/m²K 2,85W/m²K
Uerr_Q (erro do sensor 5%) 3,04W/m²K 3,08W/m²K 2,95W/m²K
Desvio padrão (s.d.) 0,049W/m²K 0,023W/m²K 0,106W/m²K
Erro percentual (100. δUn/Un) 5,00% 5,00% 5,00%
Fonte: Autora (2016)
No ensaio no CP02, verificou-se que as diferenças entre as temperaturas superficiais
das faces interna e externa e o fluxo de calor do ensaio foram inferiores ao CP 01, com
valores médios iguais a 17,38˚C e 50,98W /m². O valor médio de Un e a incerteza estatística
da medição do ensaio foram de 2,93W /m²K±0,32 W/m²K (Tabela 29, Figura 46b), com
transmitância média total (UT) igual a 1,96 W/m²K, novamente inferior ao valor teórico
calculado, mas também dentro do intervalo de confiança determinado no ensaio (Tabela 31).
Resultado semelhante foi verificado no ensaio do CP03, com diferenças médias de
temperatura de 18,15˚C e fluxo de calor médio de 50,96W /m² (Tabela 31). O valor médio de
Un e a incerteza estatística da medição do ensaio foram de 2,81W /m²K±0,36 W/m²K (Tabela
29, Figura 45c), com transmitância média total (UT) igual a 1,90 W/m²K, menor valor obtido
entre os três ensaios e inferior ao valor teórico calculado, mas também dentro do intervalo de
confiança determinado no ensaio (Tabela 30).
116
Figura 45 – Comportamento das temperaturas superficiais externa (Tse)/ interna (Tsi) e transmitância
térmica (Un) nos ensaios de caixa quente.
a) CP01
b) CP02
c) CP03
Fonte: Autora, 2016
0
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Duração do ensaio (dias)
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40,0
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20,0
10,0
0,0
117
Tabela 30 – Resultados do ensaio com relação à Transmitância Térmica e variações.
Corpos de prova U (W/m²K) Inferior (W/m²K) Superior (W/m²K)
CP01 1,94 1,79 2,08
CP02 1,96 1,81 2,09
CP03 1,90 1,72 2,06
MÉDIA 1,93 1,77 2,08
Fonte: Autora (2016)
Observou-se semelhanças entre os três ensaio realizados, com pequenas diferenças
acontecendo entre as temperaturas superficiais interna e externa e no fluxo de calor por entre
os componentes dos painéis ensaiados. A média da Transmitância Térmica total (UT) entre os
três corpos de prova foi de 1,93 W/m²K, com intervalo de confiança final compreendido entre
1,77 e 2,08 W/m²K. Nota-se que o valor teórico está compreendido dentre do intervalo de
confiança dos três ensaios realizados (Tabela 31). A grande variabilidade para os valores da
transmitância se dá em parte pela incerteza na medição pelos sensores utilizados no ensaio,
mas também em virtude da dispersão dos dados observados nas últimas 12 horas antes da
finalização dos mesmos, conforme pode ser observado na Tabela 31 e no gráfico de Box Plot
apresentado na Figura 46.
As menores dispersões foram observadas no ensaio do CP02, com valores finais
próximos ao valor médio do ensaio. O ensaio do CP01 apresentou maior dispersão que o
ensaio do CP02, com presença de um “outlier”. As variações ocorrem principalmente em
função das condições ambientais durante os dias de ensaio. Isso é constatado no ensaio CP03,
que apresentou grande dispersão em virtude da entrada de uma frente fria durante a realização
do ensaio, que ocasionou queda na temperatura ambiental e, consequentemente, nas
temperaturas superficiais dos componentes internos e externo do painel.
118
Tabela 31 – Valores da Transmitância Térmica Total (UT) nas últimas 12 horas do ensaio nos
CP01, 02 e 03. Transmitância total (𝑈𝑇)
UNIDADE (hs) CP01 CP02 CP03 Ocorrências
W/(m².K)
1 1,930 1,967 1,875 Não aplicável
2 1,940 1,964 1,871 Não aplicável
3 1,944 1,957 1,867 Não aplicável
4 1,926 1,953 1,869 Não aplicável
5 1,931 1,954 1,858 Não aplicável
6 1,949 1,950 1,861 Não aplicável
7 1,927 1,947 1,905 Não aplicável
8 1,931 1,947 1,952 Não aplicável
9 1,929 1,948 1,993 Não aplicável
10 1,967 1,948 1,979 Não aplicável
11 1,944 1,944 1,945 Não aplicável
12 2,037 1,946 1,960 Outlier
MÉDIA 1,946 1,952 1,911
DESVIO PADRÃO 0,03094 0,00729 0,0509
Fonte: Autora (2016)
Figura 46 – Diagrama de caixa (box plot) referente a locação do conjunto de dados das transmitâncias
térmicas (U) observadas nas últimas 12 horas de ensaio (por corpo de prova).
Fonte: Autora (2016).
Tra
nsm
itân
cia
Tér
mic
a (W
/m²K
)
2,00
1,95
1,90
1,85
CP02 CP03
Q1 Mediana Q3
CP01
119
Ratificado então o valor da transmitância térmica total teórica do painel e como a
painel não atende o critério de capacidade térmica e atraso térmico mínimo para a maioria das
Zonas Bioclimáticas Brasileiras, exceção é a zona 8, para que seja possível fazer a
classificação do desempenho do edifício composto pelo painel pesquisados, existe a
necessidade de se realizar simulação computacional para verificação do atendimento ou não
do desempenho térmico SVVIE do edifício no dia típico de verão e de inverno (ABNT, 2013).
Esta análise não foi conduzida neste trabalho, pois além de ser dependente do painel utilizado,
ela é dependente da localização, da orientação, da forma geométrica e das propriedades
termofísicas dos demais sistemas componentes do edifício, o que torna sua realização inviável
devido a enorme quantidade de variáveis que influenciam o desempenho do edifício.
120
5 CONCLUSÕES
A concepção de novos SSVIE é um desafio e uma oportunidade para os pesquisadores
e os profissionais, pois tem papel fundamental na construção das edificações, que extrapolam
apenas o ideal de compartimentação dos ambientes. Pensar a vedação vertical pela ótica de
suas características físicas e térmicas, com o intuito de extrair o melhor do sistema
construtivo, tanto individualmente como no conjunto da edificação é uma necessidade e
exigência diante de tantas normativas, que propõem e estabelecem diretrizes que precisam ser
atendidas ainda na etapa de concepção do projeto. São diversos os materiais disponíveis no
mercado, tornando a decisão pela escolha de seus componentes um desafio. Muitas vezes as
limitadas escolhas encontradas nas edificações em serviço estão mais associadas ao
tradicionalismo e desconhecimento técnico, do que a falta por alternativas e concepções
construtivas. Neste trabalho, procurou-se assim demonstrar, que mesmo em sistemas de
vedação verticais já consolidados no mercado ainda existe possibilidade de inovação, com
foco em sistemas que minimizem os impactos provenientes de desperdícios em termos de
tempo de execução, de materiais e recursos, gerados por retrabalho e baixo controle
tecnológico, muito comuns em sistemas de vedação convencionais. O objetivo principal da
pesquisa foi avaliar o desempenho estrutural e térmico de uma configuração de painel de
vedação em LSF que tivesse em sua concepção a placa de madeira mineralizada com parte
integrante do conjunto construtivo, pois acreditava-se que este material, devido a suas
características termofísica, poderia contribuir efetivamente no comportamento desta vedação
em relação a composição geral da edificação.
Após análise dos dados obtidos nos ensaios e nas informações avaliadas, no decorrer
da construção do arcabouço teórico apresentado, pode-se afirmar que segundo a ótica do
desempenho estrutural, o painel de vedação vertical pesquisado atende aos requisitos do
usuário quanto a estabilidade e segurança, provenientes do uso e ocupação do imóvel,
suportando ações de impactos, vibrações, suportes a carregamentos de peças suspensas,
decorrentes da utilização normal da edificação, previsíveis no momento da concepção do
projeto.
Quanto aos critérios de resistência, pode-se afirmar que:
a) No ensaio de impacto de corpo duro, sem fins estruturais, o painel apresentou nível
de desempenho Superior (S), onde foram evidenciados que para o impacto de 3,75J não se
observou nenhuma restrição tais como, falhas e profundidade da mossa (p) menor que 2,0
mm, e para os casos de níveis de energia de 10J e 20J, não foram observadas profundidades
com sinais de ruptura, traspassamento ou falhas que possibilitassem a ruína do SVVIE;
121
b) No ensaio de capacidade de suporte para as peças suspensas, sem fins estruturais, o
painel apresentou nível de desempenho Mínimo (M), pois até os níveis de carregamento
preconizados pela norma de 0,8KN, as deformações observadas no painel foram inferiores ao
critério normativo; nesse quesito, acredita-se que o painel tenha a capacidade de atingir
desempenho superior, desde que o sistema de fixação da cantoneira de ensaio seja
modificado, propiciando melhor distribuição do carregamento no painel, ou seja, prevista a
instalação do perfil de reforço no local de fixação do sistema de ensaio;
c) No ensaio de impacto de corpo mole, sem fins estruturais, o painel apresentou nível
de desempenho Mínimo (M), pois os deslocamentos observados até o nível de impacto de
480J foram inferiores aos níveis de critério normativo, inclusive em termos residuais. Além
do mais, não foram observadas ocorrências de rupturas localizadas, o que não compromete a
estanqueidade e segurança da vedação. Apenas pequenas fissuras laterais na placa de gesso
foram constatadas, ocorrência atribuída ao equipamento utilizado para a fixação do painel.
Comparativamente, os valores de deslocamentos observados neste ensaio foram superiores
aos descritos em ensaios de vedações leves realizados em outros laboratórios, fato este
atribuído a ausência de fixação da lateral do painel no pórtico. Este fato indica a necessidade
de padronização do pórtico de ensaio para que os resultados desta forma possam ser validados
de forma idêntica em todos os laboratórios.
Segundo a ótica do desempenho térmico, o painel de vedação vertical pesquisado
atende aos requisitos do usuário referente à Transmitância Térmica Total (𝑈𝑇), tendo em vista
que o painel apresentar U = 2,00W/(m².K), inferior ao valor limite de atendimento
estabelecido nas diretrizes construtivas para as oito zonas bioclimáticas brasileiras. Porém,
como os componentes que estruturam o painel são de baixa espessura, o painel acabou
apresentando baixa Capacidade Térmica (𝐶𝑇 = 40,29 KJ/(m².K)), inferior ao preconizado
pelas normas de 130 KJ/(m².K) e definido para sete das oito zonas bioclimáticas brasileiras,
havendo desta forma a necessidade de avaliação do edifício no qual o painel será utilizado por
meio do método de simulação computacional. Destaca-se que além do quesito de capacidade
térmica, a diretriz relacionada ao atraso térmico (φ) para as zonas Bioclimáticas 4, 6 e 7 não
foi atendida, visto que o atraso térmico calculado foi de φ = 1,87h, sendo o recomendado d φ
≥ 6,5h para estas zonas.
O ensaio de caracterização deste SVVIE pelo método de caixa quente protegida foi
adotado com intuito de confirmar o valor teórico de Transmitância Térmica Total (UT) do
painel pesquisado. Este ensaio permite que seja caracterizada a transmitância térmica com os
materiais disponíveis na região de implantação do painel e com a mão de obra disponível para
122
executa-la. O intervalo de confiança determinado nos três ensaios realizados para a
transmitância total do painel foi 1,82 ≤ UT ≤ 2,12W/m²K. sendo que o valor teórico de 2,00
W/m²K ficou compreendido dentro do intervalo de confiança. A diferença entre o valor
teórico e o ensaiado se dá em virtude das propriedades de condutividade térmica teórica ser
diferente das propriedades reais dos materiais que compõem o painel, das condições
ambientais do ensaio e das incertezas das medições individuais dos sensores.
Diante dos resultados encontrados, comprovou-se a adequabilidade do SVVIE em LSF
composto por madeira mineralizada, sem fins estruturais, nos requisitos de impacto de corpo
duro, impacto de copo mole e solicitação de cargas provenientes de peças suspensas atuantes.
O nível de desempenho global alcançado pelo painel quanto ao quesito de desempenho
estrutural foi Mínimo (M). Com relação ao desempenho térmico o painel atende ao critério de
adequação quanto aos valores de Transmitância Térmica Total (UT) para as oito Zonas
Bioclimáticas Brasileiras, porém em virtude do não atendimento do critério de Capacidade
Térmica, há a necessidade de se adotar o procedimento por simulação computacional para
verificação do atendimento aos requisitos de desempenho do edifício no qual o painel for
utilizado no dia típico de verão e de inverno. Quanto a este requisito, o painel não pode ter seu
nível de desempenho determinado.
5.1 Sugestões para trabalhos futuros
Sugerem-se como continuidade desta pesquisa os seguintes temas:
- Analisar o desempenho térmico de edificações com o painel proposto através da
simulação computacional para as oito zonas bioclimáticas brasileiras;
- Avaliar os custos desta configuração de vedação em comparação a SVVIE
usualmente empregados;
- Analisar o desempenho estrutural do painel proposto com função estrutural;
- Analisar o comportamento de desempenho acústico do painel proposto; e,
- Elaborar estudos de composição de painel LSF utilizando outros tipos de placas de
painéis industrializados.
123
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129
APÊNDICE I: Cálculo das Propriedades Térmicas do painel SVVIE em Madeira
Mineralizada - Com base na NBR 15220-2 (ABNT, 2005).
PROPRIEDADES:
Condutividade térmica, W/(m.K);
Densidade de massa aparente, kg/m3;
c Calor específico ou Capacidade térmica específica, kJ/(kg.K);
Rar Resistência térmica de câmaras de ar; m2.K/W;
RsiResistência térmica do ar interno; m2.K/W; e,
RseResistência térmica do ar externo; m2.K/W.
DADOS:
Dimensões do Painel = 450x450x138,5mm
Propriedades
térmicas
Gesso Acartonado Placa Madeira
Mineralizada
Placa Cimentícia
0,35 W/(m.K) 0,15 W/(m.K) 0,95 W/(m.K)
750 kg/m3 450 kg/m
3 1800 kg/m
3
c 0,84 kJ/(kg.K) 2,30 kJ/(kg.K) 0,84 kJ/(kg.K)
OBS: Rar = 0,17 (m²K/W);
Rsi = 0,13 (m²K/W);
Rse = 0,04 (m²K/W);
1- Placa cimentícia 10mm
2- Placa de madeira mineralizada 25mm
3- Placa de gesso acartonado 12,5mm
4- Perfil metálico (montante) – Ue
5- Perfil metálico (guia) –U
130
CÁLCULO:
a) Seção A (Gesso + AR + P.M.M +P.C.)
A= 0,45x0,45= 0,2025m²
𝑅𝑡= ℮𝐺𝐸𝑆𝑆𝑂
λ + AR +
℮𝑃.𝑀.𝑀
λ +
℮𝑃.𝐶
λ
𝑅𝑡= 0,0125
0,35 + 0,17 +
0,017
0,15 +
0,01
0,95
𝑅𝑡= 0,0357+ 0,17 + 0,113 + 0,0105 = 0,32 (m².K)/W
b) Resistência térmica Total
𝑅𝑇 = 𝑅𝑠𝑖 + 𝑅𝑡 + 𝑅𝑠𝑒 =
𝑅𝑇 = 0,13 + 0,32 + 0,04= 0,49 (m²K)/W
c) Transmitância Térmica
𝑈 = 1
𝑅𝑇 =
1
0,49 = 2,001 W/(m².K)
d) Capacidade Térmica da Parede
𝐶𝑇=Σ e.c.ρ Kj/(m².K)
𝐶𝑇= (0,0125 x 0,84 x 750)+0+(0,017 x 2,30 x 450)+(0,010 x 0,84 x 1800)=
𝐶𝑇= 7,875 + 17,59 + 15,12= 40,59 KJ/(m².K)
e) Fator Solar
𝑅𝑡 = 0,32 (m².K)/W
𝐵0 = 𝐶𝑇 - 𝐶𝑇𝑒𝑥𝑡 = 40,59 – (0,01 x 0,84 x1800) = 25,47
𝐵1 = 0,226 𝐵0
𝑅𝑡 = 17,98
𝐵2 = 0,205 ((𝜆 . 𝜌 . 𝒸)𝑒𝑥𝑡
𝑅𝑡 ) (𝑅𝑒𝑥𝑡 −
𝑅𝑡− 𝑅𝑒𝑥𝑡
10) = 0,009
𝜑 = 1,382 . 𝑅𝑡 √𝐵1 + 𝐵2
𝜑 = 1,87 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠
131
f) Atraso Térmico
𝐹𝑆0= 4.U.α
Utilizando cor externa amarela ( = 0,3), tem-se:
𝐹𝑆0= 4 x 2,001 x 0,3 = 2,4%
Com = 0,5, tem-se:
𝐹𝑆0 = 4 x 2,001 x 0,5 = 4,0%
132
APÊNDICE II: Montagem de Corpos de Prova para ensaio de Desempenho – Estrutural e
Térmico.
1- Placa cimentícia
2- Placa de madeira mineralizada
3- Placa de gesso acartonado
4- Perfil metálico (montante) – Ue
5- Perfil metálico (guia) –U
133
Desempenho Estrutura - Sequencia de montagem dos corpos de prova
01 Construção de quadro em perfil metálico Steel Framing
02 Fixação de fechamento em placa de gesso acartonado
03 Fixação da Placa de madeira mineralizada
04 Fixação da Placa Cimentícia
134
05 Posicionamento e avaliação de fixadores (parafuso autobrocante)
06 Massa e Fita de acabamento para Placa de gesso acartonada
07 Parafusos e puncionador para fixação de perfil steel framing
08 Furo com auxílio de puncioandor
135
Desempenho Estrutura – Equipamento para fixação do corpo de prova
09 Montagem de equipamento de fixação para os corpos de prova
10 Colocação de corpo de prova no equipamento
11 Montagem da parte superior do equipamento para fixação dos corpos de prova
136
12 Colocação de cantoneiras frontais para travamento de estrutura
13 Detalhe da fixação de peças de travamento frontal do equipamento
14 Nivelamento de corpo de prova e fixação da parte superior do equipamento
137
15 Fixação de cantoneiras frontais de travamento
16 Troca de corpo de prova para realização de ensaio
17 Colocação de 2º corpo de prova a ser ensaiado
138
Desempenho Estrutura – Ensaio de Corpo Duro
18 Procedimentos para realização do ensaio
19 Medição da altura de colocação da esfera metálica (1kg)
20 Aferição de profundidade de mossa através de paquímetro digital
139
21 Registro de impactos de corpo duro (profundidades de mossas)
22 Impactos de corpo duro na superfície do corpo de prova
23 Registro das energias de impacto (em Joule)
140
Desempenho Estrutura – Ensaio de Suporte a carregamento de peças suspensas
24 Fixação da cantoneira para realização do ensaio
25 Anilhas para realização dos carregamentos solicitados
26 Carregamento total e registro de deslocamento através de relógios comparadores
141
27 Comportamento da bucha e parafuso durante o ensaio
28 Comportamento da bucha com aplicação de parafuso com maior comprimento
29 Detalhe da bucha e parafuso no ensaio
142
Desempenho Estrutura – Ensaio de Corpo Mole
30 Posicionamento de andaime para realização de ensaio
31 Medição de altura para regulagem de saco impactador
32 Realização de ensaio de corpo mole
143
Desempenho Térmica - Sequencia de montagem dos corpos de prova
01 Construção de corpo de prova para realização ensaio
02 Fixação de placa de gesso acartonado e colocação de cantoneiras laterais
03 Fixação de demais painéis de fechamento
144
ANEXO
Propriedades térmicas de SVVIE em bloco cerâmico (9,0 x 14,0 x 24,0 cm).
Fonte: Anexo da portaria INMETRO Nº 50/ 2013
Propriedades térmicas de SVVIE em bloco cerâmico (9,0 x 9,0 x 19,0 cm).
Fonte: Anexo da portaria INMETRO Nº 50/ 2013
Propriedades térmicas de SVVIE bloco cerâmico (9,0 x 19,0 x 39,0 cm).
Fonte: Anexo da portaria INMETRO Nº 50/ 2013
145
Propriedades térmicas de SVVIE - Parede de concreto (10,0 cm de espessura).
Fonte: Anexo da portaria INMETRO Nº 50/ 2013
Propriedades térmicas de SVVIE – Light Steel Frame.
Fonte: Anexo da portaria INMETRO Nº 50/ 2013
