Tecnologias, Materiais e Técnicas de Construção V

Transcrição

1 Tecnologias, Materiais e Técnicas de Construção V 4.º Ano, 7.º semestre 4 ECTS / 4 h semanais

2 3. Paredes exteriores

3 1. Constituição de paredes exteriores Actualmente a construção corrente das paredes exteriores em Portugal é constituída por panos de alvenarias e paredes de betão. Apesar de serem tecnologias tradicionais, são poucos os exemplos na actualidade de edificações que utilizam materiais como a madeira, o adobe, a taipa, ou até mesmo a pedra maciça como elemento principal da sua envolvente exterior.

4 1. Constituição de paredes exteriores É relativamente comum a adopção de soluções de revestimento em placagens de vidro, metálicas, cerâmicas, de madeira, de pedra, de materiais sintéticos e compósitos, de betões especiais, de GRC, etc. No entanto, mesmo nesses casos as paredes de suporte são normalmente constituídas por alvenarias ou por betão armado.

5 1. Constituição de paredes exteriores Normalmente as soluções tecnicamente mais exigentes como as paredes em fachada cortina, as paredes metálicas, de vidro, elementos préfabricados de materiais compósitos ou de betões especiais (betão branco, GRC, etc.) são menos comuns e mais caras, sendo reservadas para edificações onde o custo económico acrescido é justificável ou aceitável.

6 1. Constituição de paredes exteriores Os materiais industriais mais comuns para alvenarias em Portugal são: Tijolo cerâmico de furação horizontal (tijolo vazado) Tijolo cerâmico para aplicação de face à vista (maciços - tijolo burro ou perfurados verticalmente) Blocos de betão de agregados leves Blocos de betão de agregados leves splitados Tijolos de cerâmica alveolada de furação vertical (tipo termoargila)

7 Materiais industriais para alvenarias

8 1. Constituição de paredes exteriores Vantagens comparativas dos tijolos cerâmicos : Excelente durabilidade: tijolo anos, argamassas de ligação +100 anos. Flexibilidade e versatilidade : os tijolos são os elementos préfabricados de menor módulo, resultando na facilidade de composição dos elementos. Fabrico fácil e de baixo custo : matéria prima existente virtualmente em todo o mundo. Bom desempenho térmico e acústico, resistência mecânica e ao fogo, razoável estanquidade. Vantagens ambientais: fabrico pouco poluente, baixo custo energético, material reciclável.

9 1. Constituição de paredes exteriores Normalização dos tijolos cerâmicos A normalização existente para os tijolos cerâmicos em Portugal data dos anos 60 e 70: NP 80 e NP 834. Nestas duas normas definem-se as características físicas e dimensionais dos tijolos de fabrico industrial.

10 Tipos de tijolos de acordo com a NP 80

11 Características de tijolos de acordo com a NP 834

12 2. Tipologias das paredes exteriores As principais tipologias construtivas de paredes exteriores utilizadas em Portugal são: Parede simples Parede dupla com caixa de ar e isolamento térmico Parede composta com o sistema ETICS Parede ventilada com placagem grampeada

13 Principais tipos de paredes exteriores

14 2. Tipologias das paredes exteriores Principais vantagens e inconvenientes das paredes simples. Vantagens: Menor custo, maior simplicidade de construção. Inconvenientes: Menor isolamento térmico e acústico, maior probabilidade de patologias associadas à penetração de água.

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16 Parede simples de blocos de argila expandida com palas de sombreamento de mármore Solução com isolamento pelo interior

17 2. Tipologias das paredes exteriores Principais vantagens e inconvenientes das paredes duplas. Vantagens: Isolamento térmico superior, bom isolamento acústico com densidades e/ou espessuras diferenciadas entre panos Inconvenientes Complexidade de execução, que é muitas vezes deficiente provocando diversas patologias, impossibilidade de verificação da solução construída uma vez terminada, existência de pontes térmicas.

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19 2. Tipologias das paredes exteriores Principais vantagens e inconvenientes das paredes compostas com sistema ETICS. Vantagens: Isolamento térmico contínuo, virtual inexistência de pontes térmicas. Inconvenientes Isolamento exposto à radiação solar, fraca resistência mecânica da superfície da parede, necessidade de cuidados no contacto com o solo, isolamento acústico dependente unicamente da massa do suporte.

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22 2. Tipologias das paredes exteriores Principais vantagens e inconvenientes das paredes ventiladas. Vantagens: Isolamento térmico contínuo, virtual inexistência de pontes térmicas, resistência mecânica da fachada, sombreamento do isolamento. Implica uma estereotomia de revestimento. Inconvenientes Preço mais elevado, isolamento acústico dependente unicamente da massa do suporte. Implica o estudo de uma estereotomia de revestimento.

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25 3. Características das paredes exteriores Para além da importância da definição da envolvente do espaço arquitectónico, os paramentos verticais exteriores da construção têm como principais funções construtivas: Durabilidade Resistência mecânica e estabilidade Impermeabilidade Conforto térmico Conforto higrométrico Conforto acústico Segurança ao fogo

26 3.1 Durabilidade, resistência e estabilidade de paredes exteriores A concepção da envolvente exterior do edifício deve garantir a estabilidade dos panos de parede, a sua durabilidade e resistência aos choques exteriores. A ausência de patologias como fendilhações, infiltrações, fungos, manchas ou eflorescências depende da escolha adequada do sistema construtivo e da sua correcta pormenorização e construção. A estabilidade e resistência mecânica advêm da boa concepção da estrutura interna da parede e da escolha de materiais de revestimento adequados, em especial nos embasamentos.

27 3.2 Resistência e estabilidade de paredes exteriores de alvenaria Travamento dos panos de alvenaria: Confinamento dos panos de alvenaria. Juntas, apoios adicionais e reforços. Elementos resistentes embebidos nos panos mais extensos (pilaretes, lintéis, perfis metálicos, ferragens, armações de travamento, etc.). Solidarização pontual com a estrutura do edifício mantendo a separação entre materiais para evitar a fendilhação por dilatações diferenciais (p.ex. grampos metálicos). Solidarização dos panos de alvenaria nas paredes duplas (ferragens, grampos, gatos ).

28 Os grampos devem ser colocados com inclinação para o exterior ou, no caso de serem horizontais, possuírem uma pingadeira que evite o escorrimento ao longo do elemento.

29 Exemplos de ligação dos panos de parede a estrutura resistente

30 Armação das juntas horizontais da alvenaria

31 Suportes adicionais para panos de alvenaria

32 3.3 Impermeabilidade A parede exterior deve garantir a impermeabilização à água da chuva, impedindo a penetração de humidades no espaço interior e no interior da parede. A propagação do vapor deve encontrar uma resistência decrescente do interior para o exterior da parede. A integridade do revestimento exterior desempenha um papel primordial na impermeabilização do conjunto da parede.

33 3.3 Impermeabilidade Revestimento com reboco hidráulico: Revestimento de impermeabilização e não de estanquidade. Em conjunto com o suporte (panos da parede e caixa de ar, se existir) e para condições climáticas correntes, deve impedir infiltrações para o interior do edifício. É fundamental que não exista fissuração superficial. Aplicação em 2 ou 3 camadas. Camada exterior pouco rica em cimento, com alguma porosidade mas significativa elasticidade. As camadas interiores devem ser mais ricas, uma vez que, sendo menos porosas, terão tendência a fazer migrar a humidade para as camadas exteriores.

34 Exemplos de fissuração e destacamento de rebocos hidráulicos

35 3.3 Impermeabilidade Pintura dos rebocos hidráulicos: Para prevenção de futura fissuração, mero receio do envelhecimento da parede ou correcção de anomalias, recorre-se, por vezes, à aplicação de tintas de elevada elasticidade e estanquidade à água (em geral designadas por membranas ). É imperioso garantir que tais membranas sejam permeáveis ao vapor de água e não tenham o efeito de barreiras pára vapor.

36 Exemplos de bolsas de água sob tintas impermeáveis

37 3.3 Impermeabilidade Do mesmo modo a parede deve estar convenientemente protegida da humidade ascensional por capilaridade: Correcta drenagem periférica do edifício; Evitar o contacto directo com o solo pela elevação dos panos de alvenaria, ou pelo corte hídrico com recurso a membranas de impermeabilização; Impermeabilização do fundo das caixas de ar, seja com argamassas hidrofugadas, pinturas betuminosas ou telas impermeabilizantes.

38 3.3 Impermeabilidade O recurso a revestimentos exteriores de impermeabilização em paredes com humidade ascensional é totalmente desaconselhado e ineficaz. por limitar a capacidade de evaporação da água presente na parede, o que a obrigará a procurar outras zonas para atingir o exterior.

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40 Exemplos de paredes com humidade ascencional

41 3.4 Conforto térmico Constituindo as paredes, a par das coberturas, as superfícies de contacto entre o meio interior e exterior, o comportamento térmico dos espaços interiores depende, a par da sua correcta exposição solar, da sua capacidade de garantir o isolamento térmico entre os dois ambientes, e da sua inércia térmica.

42 3.4 Conforto térmico Transmissão de calor A energia térmica transmite-se através dos seguintes processos: Transferência por condução térmica (difusão). Transmissão por irradiação térmica. Transmissão por convecção.

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44 3.4.1 Isolamento térmico Até há poucas décadas o uso de materiais isolantes térmicos autónomos integrados na envolvente dos edifícios era praticamente inexistente na construção em Portugal, deixando-se à parede simples essa função, desempenhada com fraca eficiência. Nos últimos anos, porém, o aumento da exigência de conforto, a economia, e as preocupações ambientais, implicaram uma evolução normativa, que actualmente obriga à existência de determinados níveis de eficiência energética e de isolamento térmico na construção: RSECE Regulamento dos sistemas energéticos de climatização de edifícios

45 Evolução esquemática dos tipos mais comuns de parede exterior em Portugal no século XX

46 3.4.1 Isolamento térmico O que é o isolamento térmico? O conceito físico refere-se à redução dos efeitos dos vários processos de transferência de calor. Normalmente o termo é associado à capacidade de um material de resistir à transmissão de calor por difusão.

47 3.4.1 Isolamento térmico O vácuo constitui o melhor processo de garantir o melhor isolamento possível. Dada a dificuldade na sua obtenção, o ar com baixo teor de humidade é uma boa alternativa, pelo que muitos dos materiais utilizados industrialmente utilizam células ou câmaras que o aprisionam de alguma forma.

48 3.4.1 Isolamento térmico Uma forma de definir um material como isolante térmico é a sua baixa condutividade térmica: K= Q L t A T Matematicamente, a condutividade térmica equivale à quantidade de calor Q transmitida no período de tempo t através de uma espessura L, na direcção normal a uma superfície de área A, devido a uma variação de temperatura ΔT, sob condições de estado fixo e quando a transferência de calor é dependente apenas da variação de temperatura

49 3.4.1 Isolamento térmico Material Condutividade térmica [J/s/(m K)] ou [W/(m.K)] Prata 426 Cobre 398 Alumínio 237 Tungsténio 178 Ferro 80,3 Vidro 0,72-0,86 Água 0,61 Tijolo 0,4-0,8 Madeira (pinho) 0,11-0,14 Fibra de vidro 0,046 Espuma de poliestireno 0,033 Ar 0,026 Espuma de poliuretano 0,020 polipropileno 0,25 Epoxi (cargada com Silica) 0,30 Epoxi (não cargada) 0,12-0,177 No sistema Internacional de Unidades (SI) a condutividade térmica é medida em termos de Watts por metro-kelvin (W/m-K).

50 Exemplos de isolantes industriais correntes na construção: Cortiça Granulada ou em painéis de aglomerado. Material orgânico, natural, de elevada inércia térmica. É imperiosa a sua protecção à água para a sua durabilidade (fungos, etc.) K=0,040 W/(m.K) (painel de aglomerado)

51 Lã de rocha Apresenta-se em painéis rígidos ou semi-rígidos, aglomerados, feltros e mantas. Material incombustível e imputrescível. A sua eficiência depende da sua impermeabilização. K= 0,030 a 0,041 W/(m.K) dependendo da sua densidade

52 Poliestireno expandido (EPS, ou esferovite) Material derivado do petróleo e do gás natural do qual se obtém o polímero plástico do estireno na forma de grânulos. Absorção de água praticamente negligenciável. Material combustível e degradado pela radiação ultravioleta, pelo que deve ser protegido da radiação solar. Densidades de 12 Kg/m 3 a 30 Kg/m 3. K= 0,045 a 0,034 W/(m.K) dependendo da sua densidade (maior densidade = K mais elevado)

53 Poliestireno extrudido (XPS) Espuma rígida de poliestireno, diferenciando-se do EPS por ser obtido por um processo de extrusão resultante da fusão do poliestireno em contínuo e por empregar outros gases expansores. Enquanto o EPS é composto por um conjunto de esferas, o XPS é um material homogéneo. Material combustível, de absorção de água praticamente negligenciável. Grande resistência à difusão do vapor. Capilaridade nula. Boa resistência às acções mecânicas e ambientais K= 0,035 W/(m.K)

54 Espuma de poliuretano Material projectado. A sua combustão gera ácido cianídrico. Absorção de água praticamente negligenciável. Material combustível e degradado pela radiação ultravioleta, pelo que deve ser protegido da radiação solar. Densidades de 12 Kg/m 3 a 30 Kg/m 3. K= 0,045 a 0,034 W/(m.K)

55 Lã de vidro Conglomerado de fibras de vidro obtidos a partir da sua fundição. Material imputrescível, não inflamável, quimicamente estável. Bom isolamento acústico. Apresenta-se na forma de mantas têxteis ou a granel. K= 0,038 a 0,045 W/(m.K) (variando proporcionalmente com a densidade)

56 Vidro Celular Contém grande quantidade de células microscópicas repletas de gás. Obtêm-se injectando sob pressão, por meio de processos especiais, gás na massa de vidro. Apresenta-se sob a forma de painéis. Grande resistência mecânica e inércia química. Impermeável ao vapor de água. Incombustível. K= 0,050 W/(m.K)

57 3.4.1 Isolamento térmico Uma das deficiências mais comuns na concepção de paredes exteriores isoladas é a constituição de pontes térmicas. Tratam-se de regiões da envolvente exterior que, por defeitos de projecto ou de execução, apresentam um isolamento térmico significativamente inferior às áreas adjacentes. Nessas zonas surgem patologias como fungos, manchas ou condensações, contribuindo para a degradação dos elementos construídos e da qualidade do ar interior.

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59 Exemplos de correcção/atenuação de pontes térmicas

60 3.4.2 Inércia térmica Inércia térmica: propriedade de um material que indica a quantidade de calor que pode conservar, e a velocidade com que esse calor varia influenciado pela temperatura envolvente. Esta propriedade depende: Da massa do corpo (m) Do calor específico do material * (c) Da sua condutividade térmica (K) * quantidade de calor que se tem fornecer a uma unidade de massa para elevar a sua temperatura em um grau Kelvin ou Celsius

61 3.4.2 Inércia térmica Adoptando uma envolvente de grande massa esta propriedade permite, de forma passiva, manter a temperatura interior estável. As paredes pesadas aquecem gradualmente ao longo do dia, libertando durante a noite o calor, funcionando como pilhas térmicas.

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63 Neste caso concreto a facilidade de execução aconselhou a construção de uma parede leve de gesso cartonado à frente da parede de betão, numa opção que retirou o benefício de uma maior inércia térmica para o espaço da sala e do quarto.

64 3.4.2 Inércia térmica É o aproveitamento da enorme inércia térmica do solo que permite a utilização de energia geotérmica para climatização interior, ou a utilização de piscinas como verdadeiras pilhas térmicas.

65 3.5 Conforto higrométrico Parte significativa da salubridade e qualidade do ar interior de uma construção se deve ao correcto teor de humidade relativa interna, que normalmente é mais elevado que o do exterior nos climas temperados e frios por via: da utilização humana dos espaços; da temperatura interior normalmente mais elevada.

66 3.5 Conforto higrométrico Humidade relativa: É a relação entre a pressão do vapor existente e a máxima pressão de vapor possível a essa temperatura no ar (ponto de saturação). O ponto de saturação varia directamente com a temperatura. Assim, o ar quente permite maior concentração de vapor de água que o ar frio. Quando o ar arrefece dá-se então o fenómeno da condensação.

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68 3.5 Conforto higrométrico Uma grande parte das patologias construtivas existentes relaciona-se com a existência de humidade nas paredes exteriores. São frequentes problemas de humidade relacionados com uma fraca ventilação dos espaços internos e uma concepção defeituosa das paredes exteriores.

69 3.5 Conforto higrométrico Ventilação O justo equilíbrio entre a necessidade de isolamento térmico e o equilíbrio higrométrico é um dos problemas da construção actual, e depende em grande medida da ventilação com ar exterior.

70 3.5.1 Condensações Internas Uma das consequências da instalação de um isolamento térmico é o gradiente de temperatura que passa a existir entre as duas faces do isolamento: uma quente, interior, e uma fria, exterior. É nesse gradiente que se processam as condensações que podem reduzir a eficiência do isolamento, ou mesmo contribuir para o seu desaparecimento.

71 3.5.1 Condensações Internas Critérios gerais de concepção da envolvente do edifício face às condensações internas: Adequado controlo do clima interior dos edifícios (aquecimento e ventilação dos espaços);

72 3.5.1 Condensações Internas Critérios gerais de concepção (cont.): Do interior para o exterior de um elemento construtivo (admitindo que o fluxo de vapor se verifica do interior para o exterior), a resistência à difusão de vapor água das camadas deverá diminuir progressivamente. Mais especificamente, os componentes com elevada resistência à difusão de vapor (como é o caso das barreiras páravapor) deverão ser aplicados pelo interior das camadas de isolamento térmico, enquanto que pelo exterior se deverão aplicar componentes de elevada permeância ao vapor

73 3.5.1 Condensações Internas Critérios gerais de concepção (cont.): Os espaços de ar no interior dos elementos construtivos onde se possa verificar a acumulação de humidade deverão ser ventilados pelo exterior das camadas de isolamento térmico e de eventuais barreiras pára-vapor

74 3.5.1 Condensações Internas Como se deduz dos critérios de concepção, no caso particular das paredes duplas é fundamental para a inexistência de condensações internas a drenagem da caixa de ar para o exterior, exista ou não uma barreira de vapor.

75 3.5.2 Barreiras pára-vapor Quando se utilizam isolamentos putrescíveis ou com absorção capilar que reduza a sua eficiência, ou quando a possibilidade de ocorrência de condensações é elevada,é necessária a construção de uma barreira páravapor para garantir que o isolamento se mantém seco. Essa barreira deve ser colocada do lado mais quente do isolamento.

76 3.5.2 Barreiras pára-vapor Tipologias principais das barreiras pára-vapor : Membranas rígidas, tais como plásticos reforçados, alumínio ou outras chapas metálicas, ou flexíveis, como folhas metálicas, papéis, filmes e folhas de plástico ou feltros; Películas de Revestimento é o caso de algumas tintas e materiais que fundem por acção da temperatura. A sua composição normalmente é do tipo betuminosa, resinosa ou polimérica, podendo aplicar-se a pincel, a rolo, com espátula, etc., em função do tipo de material e do tipo de suporte.

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78 3.6 Conforto acústico O conforto acústico de uma construção depende do seu isolamento aos sons exteriores e entre compartimentos, e da absorção dos sons produzidos no seu interior, evitando a reverberação, ou eco.

79 3.6 Conforto acústico Podemos caracterizar os ruídos transmitidos numa construção em ruídos de condução aérea, e ruídos de percussão.

80 3.6.1 Transmissão do som A transmissão de som entre compartimentos ou entre o exterior e o interior de edifícios processa-se de duas formas: transmissões de ruído por condução aérea; transmissões ao longo dos elementos da construção.

81 3.6.2 Isolamento acústico O isolamento acústico refere-se à capacidade de formar uma barreira à propagação de uma onda sonora, impedindo-a de se transmitir entre compartimentos ou entre o exterior e o interior de um edifício.

82 3.6.2 Isolamento acústico Sendo o som um fenómeno vibratório, quanto maior a massa de uma parede menos ruído aéreo ela transmitirá, dada a sua menor capacidade para vibrar. Assim, a quantidade de massa existente numa parede exterior é fulcral para o seu isolamento acústico.

83 3.6.2 Isolamento acústico Por outro lado, a absorção de determinadas frequências de onda é diferente de material para material, devido às suas diferentes densidades. Assim, é de todo o interesse para o isolamento acústico de uma parede a constituição de barreiras de densidades diferentes, preferencialmente separadas por camadas elásticas (no limite, ar).

84 3.6.2 Isolamento acústico O isolamento aos ruídos transmitidos ao longo dos elementos da construção, como por exemplo os ruídos de percussão, é bastante mais complexo, devendo ser ponderada a sua relação custo/benefício caso a caso.

85 3.6.2 Isolamento acústico O isolamento a ruídos de percussão passa normalmente pela instalação de membranas resilientes que permitam isolar o piso e as paredes, atenuando a sua transmissão para níveis aceitáveis. Em edifícios especiais, como teatros ou salas de concerto, é comum a construção de uma caixa interior isolada do resto da construção por membranas ou apoios elásticos.

86 3.6.2 Isolamento acústico Isolamento térmico Isolamento total = isolamentos parciais (alvenarias+isolamento +revestimentos+etc.) Vs. Isolamento acústico Isolamento total = isolamento do elemento mais fraco (portas, janelas, canalizações, etc) No isolamento térmico, cada m2 contribui para o isolamento, enquanto que no isolamento acústico, é o elemento mais frágil que influencia o conjunto. Uma primeira condição para um bom isolamento acústico é uma boa impermeabilidade (interstícios sob as portas, condutas de ar condicionado, chaminés, tubos), já que um mau isolamento acústico de algum elemento pode reduzir bastante o isolamento total.

87 3.6.3 Absorção acústica A comodidade sonora de um compartimento depende do controlo do tempo de reverberação: intervalo de tempo necessário para que a energia volúmica do campo sonoro de um recinto fechado se reduza a um milionésimo do seu valor inicial. Esta redução da intensidade sonora corresponde a uma redução de 60 db do nível de pressão sonora. (Regulamento Geral do Ruído, Decreto-Lei n.º 9/2007 de 17 de Janeiro)

88 3.6 Absorção acústica Nas situações em que seja necessário ou aconselhado, podem-se utilizar dispositivos para redução do tempo de reverberação. Pretendendo-se nesses casos minimizar a reflexão das ondas sonoras, a instalação de materiais de poro aberto é eficaz, como painéis de parede acústicos, tectos falsos, ou materiais têxteis. A própria configuração espacial influencia as características reverberatórias do compartimento.

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