Tecnologia alternativa para construção de habitação de interesse social com painéis pré-fabricados de concreto armado

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1 Tecnologia alernaiva para consrução de habiação de ineresse social com painéis pré-fabricados de concreo armado Eleandro Cao Thaís L. Provenzano Fernando Barh 3 Programa de Pós-graduação em Arquieura e Urbanismo- UFSC-eleandro@arq.ufsc.br Programa de Pós-graduação em Arquieura e Urbanismo- UFSC- haispro@yahoo.com.br 3 Prof. Dr.do Deparameno de Arquieura e Urbanismo - UFSC - ferbarh@arq.ufsc.br Resumo O presene rabalho em por objeivo a caracerização e análise de desempenho érmico dos painéis sanduíche de concreo e poliesireno uilizado na consrução de habiações de ineresse social, em Canoas/ RS. A indusrialização da consrução apresena-se como opção para melhorar as caracerísicas esruurais e funcionais dos elemenos consruivos. Faores como racionalização da consrução, conrole de qualidade de maeriais, rapidez de execução e qualificação da mão-de-obra empregada no processo são requisios dese ipo de consrução. A racionalização do processo consruivo minimiza a produção de resíduos que frequenemene poluem e degradam o meio ambiene. O sisema consruivo esá baseado a parir de um ipo de painel porane, composo por duas camadas de concreo, esruurado por uma reliça meálica perimeral, malha de fios de aço e núcleo de poliesireno expandido. Esas caracerísicas ornam o sisema consruivo uma alernaiva de consrução susenável na medida em que minimiza os desperdícios de maeriais e oimiza os recurso de mão de obra. O isolameno propiciado pelos painéis sanduíche nas vedações e coberura das edificações analisada propiciam melhorias no desempenho érmico, o que conribui para aumenar as condições de conforo dos usuários e ambém reduzir o consumo energéico das edificações. Palavra chave: Tecnologia, habiação, painel, desempenho érmico.. Inrodução Nese rabalho busca-se caracerizar a produção de habiações com sisema consruivo alernaivo, desenvolvido pela Habiec (005), uilizado na consrução de um conjuno residencial formado por see casas isoladas, conforme mosra a figura a e b. O conjuno esá localizado na cidade de Canoas, região meropoliana de Poro Alegre. Cada unidade é composa por sala de esar e janar inegradas, dois quaros, banheiro social, cozinha e área de serviço abera, oalizando 4 m² de área consruída. A racionalização do projeo e a indusrialização dos processos consruivos possibiliaram incorporar écnicas de fabricação em escala que inroduziram melhorias na qualidade dos produos e reduziram os prazos de execução. As see habiações analisadas foram monadas em rês semanas e finalizadas no prazo de rês meses. Esa eficácia do sisema consruivo possibiliou aumenar a produividade da consrução, quando comparado aos prazos de execução da consrução convencional.

2 Figura : a - modelo esquemáico de monagem do sisema consruivo com painéis pré-fabricados e b Conjuno residencial com see unidades consruído em Canoas, RS.. Processo de monagem da habiação Na monagem dos painéis são uilizadas cinas de içameno e cordas para auxiliar no posicionameno dos mesmos. A consrução das unidades de habiação em início pela colocação dos ubos pré-fabricados de concreo que se apoiavam sobre as sapaas concreadas in siu. A monagem das rês placas pré-fabricadas de piso é realizada aravés de caminhão com guindase posicionado-as sobre os ubos das fundações conforme mosra a figura a. Figura : a - posicionameno da laje de piso sobre as fundações e b içameno do painel de vedação. A monagem dos painéis de vedação porane é realizada aravés de uma seqüência definida em função do ravameno das ligações nos seus canos, como mosra a figura 3a. Os painéis são suspensos por cinas que podem ser fixadas nas aberuras ou aravés da armadura de reforço perimeral, conforme mosra a figura 3b. Os painéis com aberuras de poras apresenam um reforço provisório na base, de modo a conferir rigidez adicional nos processos de desmoldes e movimenação.

3 Figura 3: a posicionameno do painel de vedação e b encaixe dos painéis de vedação Os painéis dos oiões são içados por dois ponos, posicionados e encaixados sobre os painéis de paredes, servindo ambém de supore para os beirais da laje de coberura, conforme ilusrado na figura 4a. A coberura da pare poserior da edificação é formada por quaro painéis que se apóiam sobre os oiões e as vedações, sendo encaixados na viga calha, conforme ilusrado na figura 4b. Figura 4: a colocação do painel de coberura e b - colocação do primeiro painel da pare fronal da coberura Após a monagem são realizados os reparos das exremidades e pares danificadas, com argamassa cuja resisência é equivalene a do concreo dos painéis, conforme mosrado na figura 5a. Figura 5: a - reparo de canos e pares danificadas dos painéis após a monagem e b pinura da habiação após colocação das esquadrias

4 3. Painéis sanduíche como elemeno condicionador naural da edificação O desempenho érmico de uma edificação é propiciado principalmene pelo desempenho érmico das vedações vericais e da sua coberura, e pode ser obido pela média ponderada da resisência érmica dos elemenos que a compõem. Nesse sisema consruivo o núcleo inerno de poliesireno dos painéis aumena consideravelmene o isolameno érmico da envolvene, podendo melhorar as condições de conforo dos usuários e ambém reduzir o consumo de energia desinada à refrigeração e à calefação dos ambienes inernos. A NBR 50 esabelece um modelo de cálculo simplificado para avaliar os principais parâmeros do desempenho érmico da edificação. O isolameno érmico, a inércia e o araso érmicos são deerminados de forma analíica por meio dos procedimenos de cálculo, segundo os criérios e requisios normaivos esabelecidos pelas oio zonas bioclimáicas brasileiras. Os cálculos a seguir foram deerminados por Cao (008), em um esudo de caso siuado na região meropoliana de Poro Alegre, e que de acordo com a referida norma esá siuado na zona bioclimáica Isolameno érmico das vedações O painel de vedação é composo por camada exerna de concreo com 4,5cm e camada inerna com,7cm de espessura. O núcleo de poliesireno apresena espessura de,8cm. Para efeio de cálculo, será considerado um painel com referência medindo 80cm de comprimeno e 50cm de alura com 0cm de espessura oal, onde a seção A corresponde a pare maciça do painel e a seção B a pare heerogênea sendo apresenadas na figura 6. O concreo apresena densidade de massa aparene r=300 kg/m 3, conduividade érmica l =,75 W/(m.K) e calor específico c=,00 kj/(kg.k). O poliesireno apresena r=5 kg/m 3, l =0,04 W/(m.K) e c=,4 kj/(kg.k). Figura 6 Consiuição do painel sanduíche de vedação. A resisência érmica do painel é pode ser calculada pela divisão da espessura pela conduividade érmica de cada camada do painel, sendo apresenada na abela. Seção A Seção B Tabela Resisência Térmica. Área Resisência érmica R (m²k)/w 0,0 =,3m² Ab=8,m² e λ concreo R a =, 75 concreo e e R + e R a = 0, 057 0,045 0,08 0,07 R b = + + 0, 75 concreo eps concreo b = + λ concreo λ eps λ,75 0,04, 75 concreo

5 Desa forma a resisência érmica da vedação é obida pela ponderação enre a resisência érmica das seções calculadas aneriormene e suas áreas correspondenes, sendo calculada pela equação. + Ab,33+ 8,7 0,5 R = = = = R = 0, 35 (m. K)/W () Ab,33 8, ,09 Ra Rb 0,057 0,75 A resisência érmica oal da vedação de ambiene a ambiene é definida pelo somaório do conjuno de resisências érmicas correspondene às camadas de um elemeno ou componenes, incluindo a resisência superficial inerna e exerna, represenada pela equação. RT = Rsi + R + Rse = 0,3 + 0,35 + 0,04 = 0,485 (m².k)/w () A ransmiância érmica da vedação é a função inversa da resisência érmica, podendo ser definida como o fluxo de calor incidene que passa por uma vedação em um mero quadrado desa, quando se aumena em um grau a emperaura, e pode ser represenada pela equação 3. U = = =,06W/(m².K) (3) 0,406 R T 3. A capacidade érmica das vedações A capacidade érmica de uma vedação heerogênea é deerminada a parir da capacidade érmica das diferenes camadas que a compõe, e pode ser deerminado pela equação 4. C n T åe i.c i. i= = r (4) A capacidade érmica dos painéis de vedação é de CT =30,00 kj/(m².k) para a seção A e CT = 66,59 kj/(m².k) para a seção B. Desa forma, a capacidade érmica oal da parede heerogênea pode ser obida pela ponderação das capacidades érmicas das correspondenes áreas das seções, onde o resulado enconrado foi CT = 3.3 O araso érmico das vedações i 75,0kJ/(m².K) O araso érmico é o empo correspondene em horas, enre as ocorrências de emperaura máxima exerna e inerna da habiação, deerminado pela equação 5. ρ.c j =,38.e. (5) 3,6.λ O araso érmico da seção homogênea A foi j =,64 horas. Na seção composa B, o araso érmico pode ser calculado pela equação 6. j =,38.R. B + B (6) Onde B e B são deerminados pelas seguines expressões: B = 0,6. B0 / R = 0,6 x 63,/ 0,75 = 9,00 Sendo que B0 = CT - CTex = 66,59 0, = 63, æ ( l. r.c) ö ex æ R - R exö B = ç 0,05.. çr ex - è R øè 0 ø B = 0,05[(,75x300x)/0,75]. [0,045/,75 -(0,75 0,045/,75)/0] = - 46,8 Segundo a norma NBR 50 o valor de B deves ser desconsiderado, pois resulou em valor negaivo. Assim o araso érmico da seção B é de 4,5 horas.

6 Desa forma o araso érmico da fachada heerogênea pode ser deerminado pela média ponderada enre o araso érmico das seções do painel e as respecivas áreas. + Ab,33+ 8,7 0,5 j = = = = 4,8h Ab,33 8, ,0 j j,64 4,5 a 3.4 Faor calor solar. b O faor calor solar é definido como sendo quociene da axa de radiação solar ransmiida aravés de um componene opaco pela axa da radiação solar oal incidene sobre a superfície exerna do mesmo e é calculado pela equação 8. FS o = 4.U.a (8) Enão emos para pinura exerna branca onde a= 0,0 o faor solar é FS=4x,06x0,=,97% e para pinura verde escura onde a = 0,70 o faor solar é FS=4x,06x0,7=6,89%. 4. Desempenho érmico dos painéis de coberura. Para efeio de calculo, será considerado um painel de coberura com referência, com 500cm de largura e 70cm de comprimeno por 3cm de espessura, onde a seção A é maciça de concreo, e a camada heerogênea represenada na seção B, formada por camada exerna de concreo com e=4,8cm, camada de poliesireno com e=6,0cm e a camada inerna de concreo com e=,7cm e com poserior elhameno cerâmico represenado na figura 7. Figura 7 Consiuição do painel sanduíche de coberura. 4. Resisência érmica do painel de coberura Os valores enconrados da resisência érmica do painel para a seção AA é de Ra= 0, 074 (m².k)/w, com área de A=,88m², para a seção BB Rb=,57(m².K)/W com área de A=33,m². A média ponderada das resisências érmicas das seções foi de Rpc=0,498 (m.k)/w. A resisência érmica oal da coberura de ambiene a ambiene depende do senido do fluxo de calor que aravessa o painel e o elhameno, sendo descendene em siuações de verão e ascendene em siuações de inverno. A resisência da coberura pode ser calculada na siuação de verão por: RT = Rsi + Rpc + Rar + Re +Rse = 0,7 + 0,498 +0,8 +0,0/0,9+ 0,04 = 0,9 (m².k)/w A resisência da coberura na siuação de inverno é: RT = Rsi + Rpc + Rar + Re +Rse = 0,0 + 0,498 +0,4 +0,0/0,9+ 0,04 = 0,80 (m².k)/w

7 A ransmiância érmica da coberura é função inversa da resisência onde na siuação de verão resula U =,0W/(m².K) e na siuação de inverno U =,5W/(m².K). 4. Capacidade érmica da coberura A capacidade érmica do painel de coberura é Ca=99,00kJ/(m².K) para a seção A, e Cb=74,63kJ/(m².K) para a seção B. Desa forma, a capacidade érmica oal pode ser obida pela ponderação das capacidades érmicas e das correspondenes áreas das seções, onde o resulado enconrado foi Cpc= 86,70kJ/(m².K). A capacidade érmica da coberura deve-se somar a capacidade érmica do elhameno Ce= 0,0x0,9x500= 7,60kJ/(m².K). Assim a capacidade érmica da coberura é de CT = 4,30kJ/(m².K). 4.3 Araso érmico da coberura O araso érmico do painel de coberura na seção homogênea AA é de ja= 3,43 horas e para a seção composa BB jb= 6,53 horas. O araso érmico do painel de coberura pode ser calculado pela média ponderada deses arasos e das respecivas superfícies, resulando em: + Ab,88+ 33, 36 j = = = = 6, h Ab,88 33, + + 5,07 j j 3,43 6,53 a b O araso érmico da coberura com elhameno depende do senido do fluxo de calor podendo ser calculado pela equação 6. Na siuação de verão RT =0,9 (m².k)/w E B e B são deerminados pelas seguines expressões: B = 0,6. B0 / R = 0,6 x 86,7/ 0,9 = 46,4 Sendo que B0 = CT - CTex = 4,30 7,60= 86,7 B = 0,05[(0,9x500x0,9)/0,9]. [0,0/0,9 -(0,9 0,0/0,9)/0] = - 8,46 O valor de B é desconsiderado, pois resulou em valor negaivo. Assim o araso érmico da coberura na siuação de verão é: j =,38.R. B + B =,38x0,9x6,8=8,6h Na siuação de inverno é: B = 0,05[(0,9x500x0,9)/0,8]. [0,0/0,9 -(0,8 0,0/0,9)/0] = - 7,8 Sendo B negaivo e B=0,6x86,7/0,8=5,7. O araso érmico da coberura na siuação de inverno é: j =,38.R. B + B =,38x0,8x7,5=8,0h 4.4 Faor solar da coberura Para coberura com elhameno cerâmico o faor solar pode ser calculado por: Na siuação de verão resula em FS=4.U.a=4x,x0,75=3,30%. Na siuação de inverno resula em FS=4.U.a=4x,5x0,75=3,75%.

8 5. Considerações finais As observações dese rabalho buscam conribuir para o aperfeiçoameno do referido sisema consruivo, que em já em demonsrado nas unidades consruída eficácia consruiva e melhorias de desempenho. O desafio de aplicar écnicas de pré-fabricação num sisema consruivo esbarra em algumas práicas consruivas, que apesar de aceias e difundidas, carecem de uma maior racionalidade. Enre ouros aspecos desacam-se a coordenação modular e a padronização dos componenes formados por painéis, janelas, poras e elemenos de revesimeno. Esa sisemaização e padronização é que permie alcançar o desejado aumeno na produividade e na qualidade de nossas consruções. Ouro aspeco de desaque no sisema consruivo é o elevado desempenho érmico alcançado pelo uso de maerial de baixa conduividade érmica no núcleo dos painéis. Os resulados dos parâmeros de desempenho érmico saisfazem as exigências normaivas, fazendo com que as condições de conforo dos usuários sejam ampliadas. Esas melhorias de desempenho érmico conribuem de modo significaivo para a redução do consumo de energia da habiação, parâmeros eses que merecem fuuramene ambém serem aferidos por meio de uma análise pós-ocupacional. Por fim, pode-se adicionar que as análises do sisema aqui apresenado conduzem ao aperfeiçoameno das écnicas consruivas, e ambém conribuem para a implanação de alguns conceios de susenabilidade na consrução das edificações. Referências ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TECNICAS - NBR 50 - Desempenho érmico de edificações - Pare : Méodos de cálculo da ransmiância érmica, da capacidade érmica, do araso érmico e do faor de calor solar de elemenos e componenes de edificações. Rio de Janeiro. ABNT ABNT - NBR 50 - Desempenho érmico de edificações - Pare 3: Zoneameno Bioclimáico Brasileiro e Direrizes Consruivas para Habiações Unifamiliares de Ineresse Social. Rio de Janeiro. ABNT HABITEC. Sisema Consruivo com painéis Sanduíche de concreo e poliesireno. Poro Alegre CATTO, E. Caracerização do sisema consruivo com painéis sanduíche pré-fabricados de concreo e poliesireno em rês esudos de caso em Poro Alegre RS. Trabalho de qualificação para o programa de Pós Graduação em Arquieura e Urbanismo: Projeo e Tecnologia do Ambiene Consruído. UFSC. 008