COMPONENTES DE EDIFÍCIOS Aspectos de segurança e resistência mecânica do vidro Índice 1 INTRODUÇÃO... 1 1.1 - Aspectos gerais... 1 1.2 Vidro... 2 1.2.1 - Vidro na construção... 2 1.2.2 - Vidro temperado... 4 1.2.3 - Vidro termoendurecido... 8 1.2.4 - Outros vidros... 8 1.2.5 - Bordo do vidro... 11 1.3 - Choque térmico... 12 2 - ASPECTOS DE SEGURANÇA... 15 2.1 - Aspectos gerais e definição de vidro de segurança... 15 2.2 - Risco de ferimentos causados por fragmentos... 16 2.2.1 - Zonas de risco... 17 2.2.2 - Vidros a adoptar... 18 2.2.3 - Informação complementar... 19 2.3 - Segurança contra choques visualização do vidro transparente... 21 2.4 - Risco de queda... 23 2.4.1 - Zonas de risco... 23 2.4.2 - Vidros a adoptar... 24 2.5 - Outros aspectos... 24 2.6 - Segurança na limpeza dos envidraçados... 25 2.7 - Segurança na utilização das folhas móveis... 27 3 - RESISTÊNCIA AO VENTO DE VIDROS APLICADOS NA VERTICAL... 31 3.1 - Aspectos gerais... 31 3.2 - Quantificação da acção do vento... 32 3.3 - Cálculo da espessura de vidro simples recozido... 37 3.4 - Factor de equivalência ( ) para outros tipos de vidro... 40 iii
3.5 - Cálculo da flecha dos vidros... 42 3.6 Resumo do método de cálculo... 43 3.7 - Exemplo de aplicação... 45 3.8 - Fachadas com vidros fixos pontualmente... 47 3.9 - Ensaio de rotura de um vidro simples recozido instalado num caixilho de alumínio... 47 4 - MÉTODO DE CÁLCULO PARA APRECIAR O RISCO DE CHOQUE TÉRMICO49 4.1 - Análise do estado de tensão e da diferença de temperatura máxima admissível no vidro recozido... 49 4.1.1 - Análise do estado de tensão... 49 4.1.2 - Diferença de temperatura máxima admissível no vidro... 51 4.2 - Cálculo da diferença de temperatura do vidro... 53 4.3 - Condições climáticas... 54 4.3.1 - Radiação solar... 54 4.3.2 - Temperatura do ar exterior... 57 4.3.3 - Condições interiores... 59 4.4 - Classificação da inércia térmica da gola dos vidros e temperatura da gola.. 59 4.5 - Zona central do vidro... 65 5 - VALORES MÁXIMOS DA ABSORTÂNCIA PARA O VIDRO RECOZIDO DE MODO A MINIMIZAR A ROTURA POR CHOQUE TÉRMICO... 69 5.1 - Vidros na vertical ( >60º)... 70 5.2 Vidros em cobertura ( <30º)... 72 5.3 - Recomendações... 73 6 - CASOS ESPECIFICOS QUE REQUEREM VIDRO DE ELEVADA RESISTÊNCIA AO CHOQUE TÉRMICO... 75 6.1 - Envidraçados situados em frente a paredes opacas... 75 6.2 - Sistemas VEC... 76 6.3 - Vidros com a mesma face exposta ao ambiente interior e ao ambiente exterior... 76 6.4 - Sistemas de aquecimento... 77 6.5 - Outros casos... 77 BIBLIOGRAFIA... 79 ANEXO A PRINCIPAIS PROPRIEDADES DO VIDRO... 85 iv
ANEXO B CÁLCULO DA INTENSIDADE DA RADIAÇÃO SOLAR INCIDENTE NOS ENVIDRAÇADOS... 89 ANEXO C ANÁLISE DA TEMPERATURA DO AR E AMPLITUDE TÉRMICA DIÁRIA... 97 v
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COMPONENTES DE EDIFÍCIOS Aspectos de segurança e resistência mecânica do vidro Índice de Figuras Figura 1.1 Tipos de vidro - tijolo de vidro... 4 Figura 1.2 Tipos de vidro - vidro impresso... 4 Figura 1.3 Exemplo de tensões internas no vidro temperado... 5 Figura 1.4 Exemplo de fragmentação de um vidro temperado esmaltado... 6 Figura 1.5 Exemplo de fragmentação de um vidro recozido... 6 Figura 1.6 Exemplo de selagem de um vidro duplo... 10 Figura 1.7 Arestas abatidas [21]... 11 Figura 1.8 Bordo roçado [21]... 11 Figura 1.9 Bordo roçado sem irregularidades [21]... 12 Figura 1.10 Bordo polido [21]... 12 Figura 1.11 Ilustração das tensões de tracção devido ao fenómeno de choque térmico... 13 Figura 1.12 Exposições dos envidraçados susceptíveis de rotura por choque térmico... 13 Figura 2.1 Zonas críticas de aplicação de envidraçados... 17 Figura 2.2 Ilustração do comprimento de palas ou varandas... 19 Figura 2.3 Ilustração do comprimento de palas ou varandas... 20 Figura 2.4 Peças de fixação de fachadas VEFP [12]... 21 Figura 2.5 Exemplos de envidraçados que não requerem motivos para evidenciar a presença de vidro... 22 Figura 2.6 Exemplo de motivos decorativos a aplicar para evidenciar a presença de um vidro transparente (400 cm 2 /m de largura de vidro)... 23 Figura 2.7 - Realização de limpeza de envidraçados sem obedecer aos requisitos de segurança... 26 Figura 2.8 Limpeza de envidraçados a partir do interior... 26 Figura 2.9 Localização dos manípulos dos fechos... 28 Figura 2.10 Apreciação do risco de colisão em folha móvel aberta... 29 vii
Figura 2.11 Solução destinada a minimizar o risco de colisão em folha móvel aberta... 29 Figura 3.1 - Nível de referência em terrenos de inclinação superior a 60º... 33 Figura 3.2 - Nível de referência em terrenos de inclinação superior a 15º e inferior a 60º... 33 Figura 3.3 Protótipo submetido ao ensaio de rotura do vidro... 48 Figura 4.1 Fluxo de radiação global no Inverno... 54 Figura 4.2 Fluxo de radiação global na Primavera/Outono... 55 Figura 4.3 Fluxo de radiação global no Verão... 55 Figura 4.4 Radiação solar difusa em elementos verticais... 56 Figura 4.5 Zonas climáticas de Inverno de Portugal Continental [1]... 58 Figura 4.6 Temperatura do ar exterior... 58 Figura 4.7 Temperatura da gola isoladora Inércia fraca... 62 Figura 4.8 Temperatura da gola condutora Inércia fraca... 63 Figura 4.9 Temperatura da gola condutora Inércia média... 63 Figura 4.10 Temperatura da gola condutora Inércia forte... 64 Figura 4.11 Temperatura da gola VEC... 64 Figura 6.1 Condições para o vidro ser considerado aplicado em frente a uma parede opaca... 75 Figura 6.2 Vidro desfasados numa fachada VEC... 76 Figura 6.3 Exemplos de vidros com uma mesma face em contacto com o ambiente interior e com o ambiente exterior... 76 Figura B.1 Representação esquemática dos ângulos solares e da superfície... 94 viii
COMPONENTES DE EDIFÍCIOS Aspectos de segurança e resistência mecânica do vidro Índice de Quadros Quadro 1.1 Tipos de vidro... 2 Quadro 2.1 Alturas de referência para estabelecimentos escolares... 18 Quadro 2.2 Motivos ou condições que permitem identificar o vidro transparente. 22 Quadro 2.3 Exemplos de vidro com capacidade para satisfazer aos requisitos de segurança contra o risco de queda... 24 Quadro 3.1 Valores característicos da velocidade de rajada do vento... 33 Quadro 3.2 Coeficientes de pressão exteriores ( pe ) [4]... 34 Quadro 3.3 Coeficientes de pressão interiores ( pi ) [4]... 35 Quadro 3.4 Pressão de cálculo ( p=1,4)... 36 Quadro 3.5 Pressão de cálculo ( p=1,0)... 37 Quadro 3.6 Fórmulas de cálculo da espessura do vidro simples... 38 Quadro 3.7 Espessura nominal e espessura mínima de dimensionamento do vidro (mm)... 39 Quadro 3.8 Espessura nominal mínima admissível para o vidro recozido... 39 Quadro 3.9 Factor de equivalência da espessura de vidros ( )... 41 Quadro 3.10 Espessura equivalente para cálculo do estado de tensão do vidro laminado e vidro duplo assimétricos... 41 Quadro 3.11 Fórmulas de cálculo da flecha do vidro... 42 Quadro 3.12 Coeficiente ( )... 42 Quadro 3.13 Espessura equivalente para cálculo da deformação máxima do vidro... 43 Quadro 4.1 - Coeficiente de cálculo das tensões de origem térmica - k t... 50 Quadro 4.2 - Tensão de trabalho do vidro - vm... 50 Quadro 4.3 - Coeficiente da sensibilidade do vidro ao choque térmico - k v... 51 Quadro 4.4 - Coeficiente de cálculo para inclinação do vidro e condições de apoio - k a... 51 ix
Quadro 4.5 Diferenças de temperatura máximas admissíveis entre dois pontos de um vidro recozido monolítico e laminado (ºC)... 52 Quadro 4.6 Diferenças de temperatura máximas admissíveis entre dois pontos de um vidro com resistência ao choque térmico (ºC)... 52 Quadro 4.7 Quadro com os valores máximos da radiação para cada orientação (W/m 2 )... 56 Quadro 4.8 Temperaturas do ar exterior de referência (ºC)... 57 Quadro 4.9 - Golas com inércia térmica fraca [50]... 60 Quadro 4.10 - Golas com inércia térmica média [50]... 60 Quadro 4.11 - Golas de inércia térmica forte [50]... 61 Quadro 4.12 Condutâncias térmicas superficiais [W/(m 2.K)]... 61 Quadro 5.1 - Propriedades do dispositivo de protecção do vão... 69 Quadro 5.2 Absortância máxima admissível para o vidro recozido Vidro simples... 70 Quadro 5.3 - Absortância máxima admissível para o vidro recozido Vidro duplo sem revestimento de baixa emissividade... 70 Quadro 5.4 - Absortância máxima admissível para o vidro recozido Vidro duplo com revestimento de baixa emissividade (2,2 W/(m 2.K) < Ug)... 71 Quadro 5.5 - Absortância máxima admissível para o vidro recozido Vidro duplo com revestimento de baixa emissividade (1,5 W/(m 2.K) < Ug 2,2 W/(m 2.K)). 71 Quadro 5.6 Folhas de correr ou guilhotina sem estore interior... 72 Quadro 5.7 Absortância máxima para vidro simples aplicado em cobertura... 72 Quadro 5.8 Absortância máxima admissível para o vidro recozido aplicado em cobertura Vidro duplo sem revestimento de baixa emissividade... 73 Quadro A.1 Principais propriedades do vidro... 87 Quadro A.2 Propriedades espectrofotométricas de alguns vidros simples (%)... 88 Quadro B.1 Constantes do modelo da radiação solar [10]... 92 Quadro C.1 Bragança (I3/V2)... 99 Quadro C.2 Lisboa (I1/V2)... 99 Quadro C.3 Porto (I2/V1)... 99 Quadro C.4 Coimbra (I1/V2)... 100 Quadro C.5 Faro (I1/V2)... 100 Quadro C.6 Évora (I1/V3)... 100 Quadro C.7 Temperatura do ar considerada neste estudo (ºC)... 101 x