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MATɒIA TECNOLOGIA:  Interface de Vidros e Perfis

- Mat鲩a Publicada em 28/04/2006 -

 

Componentes industrializados aplicados no fechamento de fachadas, os vidros e os perfis metᬩcos tꭠdiferentes propriedades que merecem anᬩse cuidadosa, como mostra este artigo de Regina Xavier Costa, Ern⮩ Carlos de Ara Henor A. de Souza.*

Nos 䩭os anos, a constru磯 civil brasileira vem buscando a racionaliza磯 por meio da ado磯 de sistemas construtivos tecnicamente mais avan硤os, em substitui磯 aos processos tradicionais, que geram retrabalho e desperd�o. Com isso, a estrutura metᬩca passa a ter papel importante. Como todos os seus elementos s㯠processados industrialmente, asseguram-se qualidade, facilidade e rapidez na montagem, al魠de canteiros de obra menores e com custo mais baixo. Os perfis metᬩcos tubulares - de se磯 transversal circular, quadrada ou retangular -, juntos com os pain驳 de vidro, constituem uma das op絥s de fechamento externo que mais vꭠsendo utilizadas.

 

Painel de veda磯 em vidro. Fᢲica A篴ubo, Guarulhos, SP

Vista do hall de entrada da fᢲica Flextronics,
em Sorocaba, SP


Os perfis tubulares de se磯 circular aliam eficiꮣia estrutural ࠬimpeza visual, caracter�icas desejadas por arquitetos. Apresentam boa resistꮣia aos esfor篳 de compress㯠e tor磯; possuem menor Ქa de superf�e (de 20% a 30%) em compara磯 com as se絥s abertas, o que leva ࠲edu磯 no custo com pintura e material de prote磯 contra incꮤio. Os pilares podem ser preenchidos com concreto (estruturas mistas), gerando um ganho adicional de resistꮣia, incluindo contra o fogo. Quando s㯠produzidos sem costura revelam maior resistꮣia ࠣorros㯬 uma vez que n㯠tꭠfrestas nem arestas.

 

Fachada-cortina com vidro encaixilhado, apoiada por poste baixo, no restaurante da Flextronics


Jᠯs tubos de se絥s quadrada e retangular, al魠dessas vantagens, pelo fato de possu�m superf�es planas, apresentam facilidades no corte e nas liga絥s. O vidro tem como caracter�icas bᳩcas possuir peso elevado e aceitar pequenos deslocamentos, exigindo um cuidado especial nas fixa絥s, para que n㯠ocorra trinca ou mesmo quebra.

 

Cargas atuantes

Quando se pensa na interface de utiliza磯 desses materiais, alguns aspectos precisam ser considerados. Normalmente, os perfis metᬩcos s㯠esbeltos, compondo estruturas muito leves, que estar㯠 submetidas a grandes esfor篳 verticais - decorrentes do peso pr಩o da estrutura e do fechamento - e tamb魠horizontais, provocados pelo vento. O a篠apresenta alta condutibilidade t鲭ica, o que provoca grande movimenta磯 da estrutura, se comparada ࠤe concreto armado. ɠimportante levar em considera磯 que esse deslocamento 頭aior onde ocorre diferencia磯 acentuada de temperatura entre o dia e a noite, como no territ⩯ brasileiro. A movimenta磯 n㯠deve transmitir esfor篳 para o subsistema de fechamento.

Os materiais utilizados no fechamento apresentam, por sua vez, propriedades diferentes de absor磯 e transmiss㯠de calor e de umidade, que produzem sua dilata磯 e contra磯. Esse fato deve ser previsto com a utiliza磯 de juntas, que, convenientemente tratadas, permitir㯠a dilata磯 t鲭ica e ao mesmo tempo garantir㯠a estanqueidade.

Entre os fatores que afetam a interface, os mais importantes s㯠 as cargas atuantes, os movimentos p㭭ontagem, as toler⮣ias e as juntas, os sistemas e dispositivos de fixa磯. S㯠consideradas cargas atuantes aquelas resultantes da a磯 do peso pr಩o, da a磯 do vento e aquelas decorrentes de impacto. O peso pr಩o inclui o tipo de vidro utilizado no fechamento, bem como o peso dos elementos que comp孠o sistema de fixa磯 do painel. A a磯 do vento pode se dar por press㯠direta (positiva) ou por press㯠negativa (suc磯), e as cargas dela provenientes s㯠as dominantes no cᬣulo dos sistemas de fechamento. E, por 䩭o, o painel de vidro precisa resistir aos impactos e ter capacidade de transferir uma parte da carga para a estrutura de suporte.

 

Montagem da fachada com estrutura auxiliar em treli硠 triangular,

no Centro Brasileiro Brit⮩co, S㯠Paulo

 


Toler⮣ias

Ap㠡 montagem da estrutura, surgem movimentos que necessitam de avalia磯. No Brasil, tem-se que considerar aqueles decorrentes da deforma磯 da estrutura, os causados pela dilata磯 e contra磯 t鲭ica e absor磯 de umidade, a oscila磯 do vento e o assentamento da funda磯. O mais significativo 頯 ocorrido pela deforma磯 estrutural, mas todos eles devem ser analisados e estudados, para que os elementos de fixa磯 e as juntas possam absorv꭬os.

A toler⮣ia 頡 varia磯 dimensional - mḩma e m�ma - que pode ocorrer entre o projeto e a medida real de um elemento, e depende de cada material. Na constru磯 metᬩca 頮ecessᲩo prever, atrav鳠de juntas e folgas, as toler⮣ias de montagem (nivelamento e prumo), a movimenta磯 diferencial entre a estrutura e o subsistema de fechamento, a varia磯 volum鴲ica e a toler⮣ia dimensional do painel.

A junta 頡 dist⮣ia entre um painel e outro. Ela deve absorver a toler⮣ia dimensional e a varia磯 volum鴲ica, causada pelas varia絥s higrot鲭icas. As juntas podem ser horizontais ou verticais, abertas ou vedadas. Na junta vedada, a estanqueidade ࠡgua e ao ar 頧arantida com a utiliza磯 de material selante monocomponente ou bicomponente e de gaxetas.

 

Componentes de fixa磯

Os dispositivos de fixa磯 s㯠os responsᶥis pela uni㯼/b> entre os pain驳 e a estrutura. Devem apresentar resistꮣia mec⮩ca ೠ movimenta絥s diferenciais entre a estrutura de suporte e o fechamento, bem como ೠvaria絥s volum鴲icas, aos esfor篳 de ancoragem (tra磯, compress㯠e cisalhamento) e ࠣorros㯮 E tamb魠ter ductilidade, que 頡 capacidade potencial de deforma磯 sem perda de resistꮣia.

Esses elementos normalmente s㯠feitos de a篼/b>, material que possui tais propriedades e tem custo relativamente baixo. Para garantir o desempenho das fixa絥s, elas devem ser corretamente detalhadas e especificadas, al魠de atender aos aspectos da prote磯 contra corros㯠e contra incꮤio. Quando sujeitas a intemp鲩es, inseridas em materiais que absorvem ᧵a ou utilizadas em sistemas onde possa ocorrer condensa磯 do vapor de ᧵a, 頍 necessᲩo proteg꭬as contra a corros㯠atmosf鲩ca. Outro tipo de corros㯠頡 galv⮩ca, que ocorre quando s㯠usados dois metais com grande diferen硠de potencial eletroqu�co. Quando expostos a determinado meio, como a ᧵a, um pode se corroer enquanto o outro permanece praticamente intato. Nesses casos, os elementos metᬩcos precisam ser isolados.

As fixa絥s dos pain驳 de vidro normalmente est㯠protegidas contra o fogo pelos elementos da constru磯: lajes, pain驳 internos e sistemas de interrup磯 de incꮤio. No caso de ficarem aparentes, dever㯠ser de a篠inoxidᶥl ou receber prote磯, que pode ser feita com pintura intumescente. Nos pain驳 assentados no sistema de fachada-cortina, que ficam externos ࠍ estrutura de suporte da edifica磯, 頮ecessᲩo prever prote磯 adicional, para impedir que o fogo se propague de um pavimento para outro atrav鳠dos espa篳 que existem entre as lajes e a veda磯. Normalmente se usa uma placa cer⭩ca ou de l㠤e vidro, para evitar a passagem do fogo e da fuma确

Quanto aos sistemas de fixa磯, os pain驳 de vidro podem ser colocados de duas formas: como painel de veda磯, em que a estrutura de suporte do edif�o permanece aparente; e no sistema de fachada-cortina, quando o painel de vidro recobre a estrutura.

 

Painel de veda磯

Quando o vidro 頵tilizado como painel de veda磯, deixando a estrutura do edif�o aparente, 頡conselhᶥl que ele seja encaixilhado em um perfil. Dentro das op絥s oferecidas pela constru磯 industrializada no Brasil, a op磯 mais usual 頯 perfil de alum�o extrudado (foto 1). Nessa situa磯, devido ͊baixa capacidade el᳴ica do material, somada ࠭ovimenta磯 da estrutura, 頦undamental haver a previs㯠das folgas no detalhamento dos caixilhos. Outro dado a ser considerado 頡 capacidade de dilata磯 do material, que 頤e um mil�tro para cada 100㮠A NBR 7.199/1989 recomenda que os caixilhos trabalhem com uma folga para a borda de tr고mil�tros e folga lateral de dois mil�tros.

 

Figura 1
Detalhe da interface do painel com o pilar metᬩco, em planta


Portanto, uma folga adequada deve absorver a dilata磯 e os movimentos relativos entre o caixilho e a estrutura, considerando o sistema de abertura da esquadria e o tipo de vidro. Um aspecto a ser observado nesse sistema 頡 ausꮣia do contramarco, gerando a necessidade de utiliza磯 de um elemento metᬩco para receber o caixilho. Geralmente esse elemento 頵ma cantoneira ou perfil U de a篬 soldado nos pilares, vigas e lajes. A figura 1 mostra um detalhe de fixa磯 do painel no pilar, podendo-se notar a cantoneira soldada ao pilar, que serve de apoio para a fixa磯 do caixilho. A folga necessᲩa para a movimenta磯 do vidro pode ocorrer no pr಩o caixilho, com a utiliza磯 de cal篳 ou de gaxetas que separam a chapa do perfil de alum�o.

No caso, como a esquadria 頤e alum�o e a estrutura de a篬 頦undamental prever o isolamento dos metais com uma fita anticorrosiva, para evitar a corros㯠galv⮩ca. O deslocamento da viga de borda (flecha) deve ser compensado por um sistema adicional, que acomode o movimento sem transmitir o esfor篠para o vidro, o que 頣onseguido com um perfil telesc੣o na parte superior do caixilho (figura 2).

 

Figura 2
Detalhe da interface do painel com a viga superior, em corte


Para o caso de vidros laminados, que apresentam peso mais elevado, o cuidado com a folga deve ser maior. ɠimprescind�l a utiliza磯 dos cal篳 ou das gaxetas de EPDM, que absorvem os esfor篳 e proporcionam a folga necessᲩa para a movimenta磯. O posicionamento dos cal篳 ou das gaxetas deve ser estudado com o fornecedor. O selante para vedar a folga entre o vidro e o metal 頯 silicone de cura ac鴩ca, indicado para materiais n㯠porosos. Sua capacidade de movimenta磯 頤efinida de acordo com seu m䵬o de elasticidade - alto, m餩o ou baixo. Entretanto, em vidros laminados n㯠deve ser utilizado esse produto, que ataca a pel�la de PVB, provocando infiltra磯 na chapa de vidro.

 

Fachada-cortina

Nesse caso, o vidro pode ser encaixilhado ou colado (sistema structural glazing), com as chapas de vidro unidas por silicone estrutural, o que requer sofisticado sistema de fixa磯, composto por:
ࡲafusos de fixa磯 - dispositivos que ligam a placa ࠥstrutura de fixa磯;
嬥mentos de suporte - cantoneiras, aranhas ou pinos;
峴rutura auxiliar - vigas, colunas ou treli硳 metᬩcas que transmitem os esfor篳 do peso pr಩o, do vento e de outras cargas impostas para a estrutura de suporte do edif�o ou para a funda磯.

No detalhamento da fachada-cortina structural glazing devem-se considerar as movimenta絥s decorrentes do efeito t鲭ico e do carregamento aplicado, tanto do painel de vidro quanto da estrutura de suporte. O carregamento pode provocar a rota磯 do painel e dos seus elementos de fixa磯 fora do plano. Tamb魠devem ser consideradas as toler⮣ias de constru磯 e de montagem, tanto dos pain驳 quanto dos elementos estruturais, e a possibilidade de quebra ou remo磯 de um painel, que provocarᠡumento da carga (peso pr಩o e das cargas transmitidas).

Segundo dados do The Steel Construction Institute (1997), a adequa磯 do sistema a ser utilizado para a fixa磯 do painel em vidro 頍 determinada em fun磯 da altura da fachada. Os sistemas de fixa磯 podem ser apoiados ou suspensos. Para as fachadas com alturas entre 2,50 e quatro metros, pode ser utilizado um sistema simples, composto por postes localizados na jun磯 entre os pain驳 (figura 3 e foto 2), ou em n岯 menor, quando associados a um sistema de bra篳.

Os postes n㯠necessitam vencer a altura total da fachada, podendo ser, tamb魬 como o caso mostrado no esquema da foto 3.

Figura 3
Fixa磯 com poste


No caso de fachadas com altura acima de quatro metros, 頍 necessᲩo utilizar uma estrutura auxiliar composta por treli硳, que podem ser triangulares ou do tipo vierendeel, arcos atirantados ou por aletas verticais. As liga絥s das treli硳 com a estrutura de suporte podem ser r�das, caso em que haverᠴransmiss㯠de momento, ou articuladas, evitando o momento. As treli硳 triangulares normalmente s㯠compostas por duas cordas e diagonais, geralmente em tubos de se磯 circular, sendo que o conjunto resiste aos esfor篳 resultantes do peso pr಩o e da a磯 do vento (foto 4).
 

Figura 4
Fixa磯 do painel de vidro com arco atirantado


O arco atirantado 頣omposto por uma barra vertical principal, refor硤a por barras horizontais e dois ou mais cabos; normalmente, as liga絥s s㯠 articuladas (figura 4). O elemento vertical estᠣomprimido (resistindo ao peso pr಩o); as barras horizontais resistem aos esfor篳 de compress㯠e os cabos resistem aos esfor篳 de tra磯, em fun磯 da dire磯 da incidꮣia do vento no painel.

Os elementos de fixa磯 tꭠcomo fun磯 inicial transferir as cargas atuantes no painel (cargas devidas ao vento, de manuten磯 e peso pr಩o) ࠍ estrutura auxiliar. Eles devem resistir, tamb魬 aos momentos decorrentes da deforma磯 dos pain驳 e dos elementos estruturais do edif�o e ೠfor硳 internas devidas aos efeitos t鲭icos.

Na figura 5 mostra-se como 頦eita a distribui磯 da carga no painel. A carga devida ao peso pr಩o (tanto nos pain驳 em planos verticais, como nos inclinados) encontra resistꮣia em um conjunto de parafusos (superiores ou inferiores). Esse conjunto deve ter folga para permitir a movimenta磯 no sentido horizontal. Na outra extremidade do painel hᠭais um conjunto de parafusos, que resiste ao vento. Para garantir que esses parafusos n㯠recebam parte do peso pr಩o, seus furos tꭠfolgas, permitindo a compensa磯 das toler⮣ias dimensionais e dos movimentos diferenciais entre os materiais.

 

Figura 5
Eleva磯 do painel, mostrando os movimentos potenciais


A forma mais simples de ferragem 頵m arranjo de cantoneiras soldadas diretamente no perfil auxiliar. Outro tipo de arranjo 頦ormado por quatro cantoneiras parafusadas em uma barra soldada na estrutura auxiliar (figura 6).

Figura 6
Arranjo de cantoneiras para fixa磯 do painel (Desenhos A e B)


Outra ferragem utilizada 頡 chamada aranha (spider), composta por um suporte com um, dois, tr고ou quatro bra篳 radiais fixados a partir de um centro, que sustenta o vidro fora do seu plano. A chapa de vidro 頍 fixada na extremidade do bra篠pelos parafusos e o suporte a conecta ࠥstrutura auxiliar (figura 7).
 

Figura 7
Fixa磯 atrav鳠de aranha


Como as chapas de vidro s㯠produzidas com alto grau de precis㯬 a toler⮣ia de fabrica磯 頰equena (m�mo de dois mil�tros). As fixa絥s obtidas pela uni㯠de elementos parafusados ou soldados, ou pela usinagem de pe硳 especiais, n㯠apresentam tal apuro na sua fabrica磯, sendo aconselhᶥl toler⮣ia de fabrica磯 de cinco mil�tros.

As juntas entre pain驳 s㯠vedadas com silicone estrutural. O dimensionamento das juntas e o processo de veda磯 s㯠definidos pelos fabricantes do silicone e do vidro, atendendo a rigoroso controle. Definida a junta, deve ser feito teste de resistꮣia pelo fabricante do silicone, seguindo a norma americana C 794 (ASTM/1993). Ap㠡 aplica磯 do silicone, utilizando m㯭de-obra especializada e respeitado o prazo da cura, deverᠳer feito um novo teste - o p㭣ura - em 10% dos pain驳. Caso o teste seja positivo, os pain驳 ser㯠liberados para a coloca磯.

ɠbom lembrar que fachadas envidra硤as, voltadas para Ქas com grande exposi磯 ࠲adia磯 solar, estar㯠sujeitas ao aquecimento interno. Isso implica medidas corretivas, como a utiliza磯 de vidros de controle solar. Outra solu磯, que 頯 uso de condicionamento mec⮩co, al魠 de aumentar o custo da obra, resulta em aumento do consumo de energia e no custo de manuten磯 do sistema. Tamb魠頩mportante prever em projeto solu絥s que contemplem a manuten磯 e a limpeza das fachadas.


*Regina Maria Xavier Costa 頰rofessora dos departamentos de Projeto e Tecnologia do curso de arquitetura do Centro UniversitᲩo Izabela Hendrix, em Belo Horizonte; Ern⮩ Carlos de Ara professor do Departamento de Engenharia Civil e Henor Artur de Souza, do Departamento de Engenharia de Controle e Automa磯 e T飮icas Fundamentais, da Escola de Minas, da Universidade Federal de Ouro Preto, MG


Texto resumido a partir de reportagem
de Gilmara Gelinski
Publicada originalmente em FINESTRA
 

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