Fixação mecânica dos revestimentos de impermeabilização de coberturas em terraço Manuela Gonçalves, Professora Adjunta, Instituto Superior de Engenharia de Lisboa Jorge Grandão Lopes, Investigador Principal, Laboratório Nacional de Engenharia Civil Jorge de Brito, Professor Associado c/ Agregação, Instituto Superior Técnico M.ª da Graça Alfaro Lopes, Professora Coordenadora, Instituto Superior de Engenharia de Lisboa RESUMO O desempenho de uma cobertura em terraço, relativamente aos agentes atmosféricos que nela actuam, é fortemente condicionado pelo do seu sistema de impermeabilização. Sendo cada vez mais frequente a utilização de um sistema constituído por membranas de impermeabilização prefabricadas fixadas mecanicamente, o presente artigo pretende divulgar as soluções de concepção e constituição deste tipo de sistemas capazes de conferirem um bom desempenho às coberturas em terraço. 1. INTRODUÇÃO Os materiais de impermeabilização de coberturas e os sistemas por eles constituídos são diversos e a sua classificação pode estabelecer-se segundo diferentes critérios: funcionalidade, natureza dos materiais, técnica de colocação em obra, tipo de armadura das membranas, carácter tradicional ou não e ainda quanto ao modo de ligação ao suporte, quanto à sua constituição e quanto à acessibilidade [1]. Actualmente, em Portugal, são diversas as opções para os sistemas de impermeabilização de coberturas em terraço, começando a ter utilização crescente os sistemas formados por membranas prefabricadas fixadas mecanicamente. Para estes, interessa portanto conhecer as diversas soluções de fixação. Mas, porque estes sistemas apresentam algumas particularidades, têm surgido anomalias distintas das que se manifestam em outras soluções de revestimento de impermeabilização com outras formas de ligação ao suporte. Assim, também é conveniente conhecer os parâmetros a ter em conta na concepção deste tipo de sistemas de impermeabilização de modo a evitar ou a minimizar a ocorrência de possíveis anomalias. 2. SISTEMAS DE FIXAÇÃO MECÂNICA Designa-se por sistema de impermeabilização fixado mecanicamente o que utiliza peças específicas para o fixar ao seu suporte, sobretudo para assegurar a sua estabilidade aos efeitos do vento sobre a cobertura. Se o suporte não é a estrutura resistente, o que acontece frequentemente, as peças de fixação são geralmente amarradas a essa estrutura atravessando as camadas intermédias e assim, contribuem também para a ligação destas. As peças actualmente conhecidas são de natureza metálica ou de plástico e permitem definir dois tipos de fixação mecânica: as designadas fixações pontuais e as fixações lineares. A diferença entre elas reside na forma como é transmitido à impermeabilização o aperto dos parafusos ou dos pregos, que constituem as peças de ligação do sistema à estrutura resistente.
2.1 Diferentes soluções de fixação mecânica Nas fixações pontuais, cada peça de fixação dispõe de um elemento (em geral uma anilha de chapa de aço ou de plástico) de distribuição da força de aperto, o qual é portanto localizado em cada ponto da fixação, tal como se indica na figura 1. Figura 1 - Fixação mecânica pontual com peças metálicas As peças de fixação pontual utilizadas nas situações correntes de coberturas em terraço são geralmente colocadas na faixa correspondente às juntas de sobreposição das membranas. A figura 2 representa esquematicamente o processo de fixação mecânica pontual de um sistema de impermeabilização de camada única em que a fixação pontual é recoberta pela membrana sobrejacente da junta de sobreposição. Figura 2 - Fixação mecânica pontual na junta de sobreposição de um sistema de impermeabilização de camada única [2]. O método de aplicação é o seguinte: a membrana é desenrolada e fixada mecanicamente à estrutura da cobertura ao longo de um dos seus bordos, a membrana adjacente sobrepõe-se sobre o bordo fixado da membrana anterior e, na sobreposição, faz-se uma junta estanque por soldadura a quente ou usando um produto de colagem. As fixações pontuais podem também ser colocadas fora das juntas de sobreposição, devendo nestes casos ser sempre recobertas, ou por bandas da membrana utilizada no respectivo sistema de impermeabilização, em sistemas de camada única (representado esquematicamente na figura 3), ou pela outra membrana, em sistemas de dupla camada (figura 4), ou pelas restantes membranas nos sistemas de múltiplas camadas (figura 5). Quando os sistemas têm duas ou mais membranas, as peças de fixação também podem ser colocadas nas juntas de sobreposição da primeira membrana do sistema (figura 6).
7 - Banda de recobrimento Figura 3 - Fixação mecânica pontual colocada na zona corrente da cobertura num sistema de impermeabilização de camada única [2]. Figura 4 - Fixação mecânica pontual colocada na zona corrente da cobertura num sistema de impermeabilização de dupla camada [2]. Figura 5 - Fixação mecânica pontual colocada na zona corrente da cobertura num sistema de impermeabilização de múltiplas camadas [2]. Figura 6 - Fixação mecânica pontual colocada na junta de sobreposição da primeira camada num sistema de impermeabilização [2].
Nas fixações lineares, o elemento de distribuição das forças de aperto desenvolve-se predominantemente numa direcção, recebendo as forças de aperto de vários parafusos colineares, as quais se pretende que sejam transmitidas o mais uniformemente possível sobre a impermeabilização. A figura 7 representa esquematicamente o processo de fixação mecânica linear de um sistema de impermeabilização de camada única em que o elemento de distribuição das forças de aperto, a barra rígida com as fixações, está recoberto por uma banda do mesmo tipo de membranas utilizadas no sistema. 6 - Barra rígida com as fixações 7 - Banda de recobrimento Figura 7 - Fixação mecânica linear de um sistema de impermeabilização de camada única [2]. Nas figuras 2 a 7, observa-se que entre o revestimento de impermeabilização e o isolamento térmico foi colocada uma camada de dessolidarização. Esta camada pode ter apenas esta função, caso exista incompatibilidade química entre os materiais do revestimento e do isolamento térmico, mas pode ter uma função adicional: contribuir para que a transmissão das forças de aperto ao suporte seja feita através de toda a superfície das anilhas (no caso das fixações pontuais) ou das barras rígidas (no caso das fixações lineares). Esta contribuição é tanto maior quanto mais rígido for o suporte do revestimento de impermeabilização ou mais irregularidades este apresentar. Existem ainda sistemas que podem ser considerados como fixados mecanicamente apesar de nenhuma das membranas ser perfurada por qualquer peça de fixação. A ligação à estrutura resistente é efectuada por colagem da membrana (nos sistemas de camada única, tal como representado na figura 8) ou da primeira membrana (nos sistemas de múltipla camada) à superfície das anilhas das peças de fixação. Figura 8 - Sistema de camada única colado à anilha da peça de fixação [2].
Qualquer dos processos de fixação mecânica indicados pode ser usado em sistemas de impermeabilização formados por membranas betuminosas ou por membranas sintéticas, sendo mais corrente em Portugal, com este processo de fixação, a utilização de membranas sintéticas [3]. Independentemente da natureza das membranas, betuminosa ou sintética, o processo de fixação mecânica é bastante vocacionado para sistemas de impermeabilização de camada única. O processo de fixação mecânica é especialmente apropriado quando a estrutura resistente é constituída ou por chapas metálicas nervuradas ou por elementos de madeira ou seus derivados, podendo também ser usado em lajes de betão armado. 2.2 Anomalias correntes nos sistemas de impermeabilização Os revestimentos de impermeabilização, dos sistemas fixados mecanicamente, têm protecção leve, vinda geralmente aplicada de fábrica, ou ficam aparentes. Assim, as principais e mais frequentes acções que se exercem nos sistemas de impermeabilização são as resultantes da acção do vento. De acordo com a regulamentação em vigor [4, 5], as pressões do vento actuam perpendicularmente à superfície corrente da cobertura e sempre com o sentido ascendente nas coberturas em terraço. A figura 9 mostra esquematicamente a deformação tipo sob a acção do vento, num sistema de camada única fixado mecanicamente à estrutura resistente com peças de fixação pontual colocadas nas juntas de sobreposição das membranas. Figura 9 - Efeito da acção do vento num sistema fixado mecanicamente [3]. Sobre a cobertura, podem ainda fazer-se sentir cargas permanentes ou sobrecargas devido à permanência de pessoas e equipamentos em trabalhos de manutenção e reparação e também podem surgir tensões devidas à dilatação térmica e à contracção pelo frio. Em consequência das acções a que os sistemas de impermeabilização fixados mecanicamente ficam sujeitos, podem ocorrer diversas formas de ruína [6]. No revestimento de impermeabilização pode verificar-se o rasgamento na zona circundante da peça de fixação, o arrancamento sobre a cabeça da peça de fixação ou a perfuração por acção de punçoamento da peça de fixação. Nas peças de fixação, têm sido detectadas diversos tipos de rotura, na própria peça (por tracção, corte, flexão ou compressão), na secção de ligação da anilha à espiga (de parafusos) e na espiga. Nas zonas de ligação das peças de fixação à estrutura resistente, é possível que se verifiquem o arrancamento e o desenroscamento da peça de fixação. Nas juntas de sobreposição entre membranas, a anomalia mais frequente deve-se à pelagem na zona onde as membranas estão soldadas ou coladas entre si (figura 10).
Figura 10 - Forças causadas pelo vento nas juntas de sobreposição (Koichi, 1994) [7]. 2.3 Parâmetros determinantes para uma adequada durabilidade do sistema São diversos os parâmetros a ter em conta na concepção dos sistemas de impermeabilização fixados mecanicamente para lhes garantir condições satisfatórias de comportamento em condições normais de utilização. Na selecção da membrana de impermeabilização, devem ser determinantes a resistência à tracção e a resistência ao rasgamento. Esta última é influenciada pela distância a que é colocada a peça de fixação do bordo da membrana e, por isso, este aspecto é particularmente importante nos sistemas de fixação mecânica pontual colocados na junta de sobreposição, nos de camada única (figura 2) e nos de múltiplas camadas cuja fixação está colocada na primeira camada (figura 6). A resistência ao rasgamento também terá que ser capaz de impedir danos nas membranas durante as acções normais de manutenção ao sistema. Relativamente às juntas de sobreposição entre membranas, são muitos os parâmetros que condicionam o seu comportamento. Uns estão relacionados com a própria natureza das membranas, outros com a concepção e execução das juntas e outros ainda com as condições ambientais a que os sistemas estão sujeitos [8]. Na escolha dos materiais dos suportes dos sistemas de impermeabilização, é importante ter em conta a sua compressibilidade pois, se for elevada, pode originar a rotura das peças de fixação. A natureza dos materiais que os constituem também é determinante na compatibilidade química entre os elementos do sistema [9]. O suporte do revestimento deverá ter níveis de humidade aceitáveis e o estado da sua superfície, quanto a irregularidades, deve ser compatível com as exigências do sistema. Em relação às peças de fixação, a resistência à tracção e a natureza dos elementos constituintes são os principais parâmetros a considerar. Os elementos devem ser compatíveis com as diferentes camadas da cobertura com as quais estão em contacto directo (acções físico-químicas e electroquímicas possíveis). Deve também garantir-se a protecção à corrosão das fixações metálicas e a resistência à fadiga e ao envelhecimento das fixações constituídas por material plástico. Quanto à estrutura resistente, se for constituída por chapas metálicas, quanto mais reduzida for a sua espessura mais facilmente pode ocorrer o desenroscamento ou o arrancamento das peças de fixação mecânica, devido ao aumento progressivo da secção do orifício onde está inserida a peça. Estas ocorrências também podem verificar-se para estruturas resistentes de betão ou de madeira quando as entregas ou amarrações das peças de fixação são demasiado reduzidas. Especial cuidado deve ser dado à definição da amarração das peças de fixação em betões leves (betões celulares ou betões de agregados leves), cujas resistências ao arrancamento são habitualmente mais fracas do que as existentes em betões ou betonilhas normais [3]. A durabilidade do sistema de impermeabilização depende, não só do método utilizado para a fixação mecânica e das características dos elementos utilizados, mas também da qualidade de execução em obra e da sua manutenção.
Embora as anomalias nos sistemas de impermeabilização resultem, em geral, da contribuição conjunta de vários factores, a sua ocorrência pode ser reduzida ou até eliminada (pelo menos durante o período de vida útil dos materiais que o integram) se for feita a sua completa descrição para uma correcta execução em obra. A descrição deve dar indicações precisas em relação ao recobrimento das fixações, às suas distâncias ao bordo, aos seus espaçamentos e à profundidade da amarração da peça de fixação na estrutura resistente, e ser sempre acompanhada de desenhos e esquemas. A colocação do revestimento de impermeabilização em obra deve ser feita de forma satisfatória por uma empresa competente da especialidade sob condições climáticas consideradas normais para os trabalhos de construção no exterior. Em condições normais de utilização e manutenção, a vida útil do sistema de fixação nunca deverá ser inferior à do próprio revestimento de impermeabilização. Se, numa operação de manutenção do sistema de impermeabilização, surgir a necessidade de corrigir uma qualquer anomalia, a intervenção a efectuar deve repor as condições originais de qualidade do sistema. Também é fundamental que a correcção das anomalias seja sempre acompanhada da eliminação das suas causas. Assim, deve ser um técnico qualificado a definir o grau de intervenção necessário: simples reparação ou substituição de materiais ou de peças do sistema. A realização das obras de reabilitação deve igualmente ser sempre assegurada por mão-de-obra especializada e competente. Porque as intervenções de reabilitação nos sistemas de impermeabilização fixados mecanicamente apresentam diversos tipos de incompatibilidade e de adaptação à solução existente, quando não são resolvidas de forma adequada, podem tornar-se fonte de problemas a curto ou a médio prazo, com consequências técnicas e económicas graves. 3. CONSIDERAÇÕES FINAIS Ao indicar os principais parâmetros a ter em conta na concepção dos sistemas de impermeabilização constituídos por membranas prefabricadas fixadas mecanicamente, o presente artigo pretende contribuir para a selecção de soluções adequadas ao bom desempenho destes sistemas. 4. REFERÊNCIAS [1] GRANDÃO LOPES, Jorge, Revestimentos de impermeabilização de coberturas em terraço, Informação Técnica Edifícios n.º 34, LNEC, Lisboa (1994). [2] UNION EUROPÉENNE POUR L AGRÉMENT TECHNIQUE DANS LA CONSTRUCTION (UEAtc) - Guide technique complémentaire UEAtc pour l agrément des revêtements d étanchéité de toitures fixés mécaniquement. Paris, UEAtc, Avril 1991. Cahiers du CSTB, Paris (321), Cahier 2510 (Juillet-Août 1991). [3] GRANDÃO LOPES, Jorge, Patologia em revestimentos de impermeabilização de coberturas fixados mecanicamente, Comunicação no 1º Encontro Nacional sobre Patologias e Reabilitação de Edifícios, PATORREB, Porto (Março 2003). [4] REGULAMENTO DE SEGURANÇA E ACÇÕES PARA ESTRUTURAS DE EDIFÍCIOS E PONTES. Decreto-lei n.º 253/83, de 31 de Maio. Lisboa, Imprensa Nacional (1984). [5] EUROPEAN COMMITTEE FOR STANDARDIZATION (CEN) - Eurocode 1: Basis of design and actions on structures. Part 2-4: Actions on structures: Wind loads. Brussels, CEN, 1995. ENV (1991-2-4).
[6] EUROPEAN ORGANIZATION FOR TECHNICAL APPROVALS (EOTA) - Guideline for European technical approval of systems of mechanically fastened flexible roof waterproofing membranes, ETGA 006, Brussels, EOTA (March 2000). [7] KOICHI, Oba, Flats Roofs: investigation of heat welding techniques for polymermodified bituminous roofing membranes, Dissertation, Kungliga Tekniska Hogskolan, Stockholm (1994). [8] UNION EUROPÉENNE POUR L AGRÉMENT TECHNIQUE DANS LA CONSTRUCTION (UEAtc) - Guide technique particulier UEAtc pour l agrément des revêtements d étanchéité de toitures monocouches. Paris, UEAtc, Mars 1991. Cahiers du CSTB, Paris (320), Cahier 2502 (Juin 1991). [9] UNION EUROPÉENNE POUR L AGRÉMENT TECHNIQUE DANS LA CONSTRUCTION (UEAtc) - Directives générales UEAtc pour l agrément des revêtements d étanchéité de toitures. Paris, UEAtc, Juillet 1982. Cahiers du CSTB, Paris (234), Cahier 1812 (Novembre 1982).