View
218
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
SEMESTRE DE VERÃO 2011/2012
TRABALHO 1 DE FÍSICA DAS CONSTRUÇÕES
MONOGRAFIA SOBRE EXIGENCIAS FUNCIONAIS DA ENVOLVENTE
COBERTURAS
GRUPO Nº 6
Ricardo Dias, 31209
José Rodrigues, 33319
João Gamboa, 33320
EXIGENCIAS FUNCIONAIS DA ENVOLVENTE - COBERTURAS
FISICA DAS CONSTRUÇÕES
Índice
INTRODUÇÃO ................................................................................................................................ 3
1. Segurança estrutural ............................................................................................................. 4
2. Estanquidade ......................................................................................................................... 6
3. Conforto Higrotérmico .............................................................................................................. 8
4. Isolamento Acústico .................................................................................................................. 9
5. Segurança contra Incêndios .................................................................................................... 10
6. Durabilidade e manutenção .................................................................................................... 12
7.Iluminação ................................................................................................................................ 13
Conclusão .................................................................................................................................... 14
Bibliografia .................................................................................................................................. 14
EXIGENCIAS FUNCIONAIS DA ENVOLVENTE - COBERTURAS
FISICA DAS CONSTRUÇÕES
INTRODUÇÃO
No âmbito da Unidade Curricular de Física das Construções será desenvolvido
nesta monografia o tema ‘Exigências Funcionais de Coberturas Exteriores’.
As coberturas exteriores são parte integrante fundamental de qualquer
construção, seja um edifício corrente de habitação, um armazém, um centro
comercial, uma escola ou um hospital. Como tal é um elemento sujeito a várias
solicitações, sejam ela atmosféricas, de uso corrente ou simplesmente acústicas.
Assim, as coberturas exteriores, que sejam planas ou inclinadas, ficam sujeitas a
algumas exigências funcionais, que serão desenvolvidas mais à frente, mas que de uma
maneira geral se resume a: segurança estrutural, estanquidade, conforto higrotérmico,
isolamento acústico, segurança contra incêndios, luminosidade, durabilidade e
conservação.
A aplicação destas exigências ganham uma expressão relevante nos dias que
correm visto as condições atmosféricas terem-se tornado inconstantes, chegando
estas condições a surgir fora de época. O aumento da poluição sonora, nomeadamente
nos grandes centros urbanos, também veio fazer com que estas exigências sejam
imprescindíveis de por em prática.
EXIGENCIAS FUNCIONAIS DA ENVOLVENTE - COBERTURAS
FISICA DAS CONSTRUÇÕES
1. Segurança estrutural
Uma habitação, independentemente do fim a que se destina, deverá assegurar a
integridade física dos seus ocupantes perante as diversas situações que possam ocorrer. Uma
cobertura sendo elemento constituinte e fundamental de uma habitação tem de ser
dimensionada para resistir e não deformar exageradamente perante as seguintes solicitações:
• Solicitações correntes de serviço – combinações de acções de pesos próprios dos
elementos da construção; de sobrecargas de utilização, ocupação e manutenção e de
solicitações climáticas típicas da região;
• Solicitações de ocorrência excepcional – nomeadamente de acções sísmicas ou de
ventos ciclónicos. Atendendo às probabilidades de ocorrência destas acções, a
estabilidade da estrutura deve ser assegurada para, no limite, ser possível a evacuação
de todos os ocupantes da habitação;
• Solicitações de ocorrência acidental, em uso – solicitações previsíveis resultantes de
acidentes (choques devido à queda de pessoas ou objectos)
Fig.1 – Solicitações correntes de serviço
Fig.2 – Solicitações de ocorrência excepcional
Fig.3 – Solicitações de ocorrência acidental
EXIGENCIAS FUNCIONAIS DA ENVOLVENTE - COBERTURAS
FISICA DAS CONSTRUÇÕES
As soluções estruturais a adoptar numa cobertura dependem essencialmente da
dimensão dos vãos, sendo que em vãos de grande dimensão é possível ocorrer duas situações
distintas: coberturas auto-portantes (cascas em betão armado pré-esforçado ou cascas
metálicas) e coberturas com elementos de suporte específicos (asnas metálicas, de betão ou
madeira; vigas de betão; ou estruturas especiais normalmente metálicas).
Nas coberturas inclinadas a componente estrutural principal mais usual é uma laje
onde sobre a qual são colocados elementos de protecção assegurando assim a estanquidade e
o conforto higrotérmico da habitação. O revestimento pode assentar directamente sobre a laje
ou dispor de um espaço (desvão) ventilado ou não ventilado. Devido à inclinação da cobertura
esta impõe forças horizontais na estrutura inferior à mesma, forças essas que têm de ser tidas
em conta.
Nas coberturas em terraço, tal como nas coberturas inclinadas, a principal
componente estrutural é uma laje. Devido à inclinação aproximadamente horizontal neste tipo
de cobertura, as acções dos agentes atmosféricos ocorrem de forma mais directa e intensa,
comparando com outros elementos da construção.
A nível regulamentar as acções a considerar são especificadas no RSA (Regulamento de
Segurança de Acções para Estruturas de Edifícios e Pontes) prestando maior atenção à acção
do vento na estrutura resistente e nos elementos de revestimento (Capitulo V e Anexo I). Para
a quantificação das sobrecargas em coberturas o RSA decreta três tipos de coberturas:
• Coberturas ordinárias - (“coberturas que, em virtude da sua forma (curvatura ou inclinação)
ou pela natureza dos elementos de construção que a constituem, não permitem a fácil
circulação de pessoas”) com valor característico de 0,3kN/m2;
• Terraços não acessíveis - (“coberturas que, embora formadas por elementos de construção
que constituem habitualmente pavimento, têm a sua acessibilidade condicionada a fins de
reparação”) com valor característico de 1,0kN/m2;
• Terraços acessíveis - (“coberturas formadas por elementos de construção que constituem
habitualmente pavimento e destinadas a utilização como tal”) com valor característico de
2,0kN/m2.
EXIGENCIAS FUNCIONAIS DA ENVOLVENTE - COBERTURAS
FISICA DAS CONSTRUÇÕES
2. Estanquidade
A exigência de estanquidade está inteiramente relacionada com a interacção entre a
estrutura, neste caso uma cobertura, e os agentes atmosféricos. Quanto mais agressivo for o
meio envolvente, mas atenção terá de ser dada a esta exigência. É necessário que seja
garantida a estanquidade à água e ao ar (com materiais sólidos).
Relativamente à estanquidade à água deve ser assegurado que a água proveniente da
precipitação, neve e humidade do ar mantém-se à superfície da envolvente da cobertura ou
numa espessura limite que não altere o seu desempenho e não origine manchas de humidade
no interior da habitação. Para manter a estanquidade devem ser acauteladas as previsíveis
deformações da estrutura. Qualquer que seja o tipo de revestimento usado é este elemento
que “retira” a água da cobertura, sendo que quanto menor for a unidade de revestimento (p.e.
telhas), maior deverá ser a inclinação da cobertura para que a água não se infiltre pelas juntas.
No caso de unidades de revestimento maiores (p.e. chapas) as coberturas podem apresentar
uma inclinação inferior. No caso das coberturas em terraço a água permanece mais tempo nos
elementos de revestimento, relativamente às coberturas inclinadas, obrigando à existência de
camadas totalmente estanques e sem juntas. Nestes casos a inclinação deverá ser a máxima
possível, atendendo ao tipo de utilização futura.
Quanto à estanquidade/permeabilidade ao ar os agentes que interagem com a
cobertura são o ar em movimento (vento) e o ar exterior em depressão ou em sobrepressão
relativamente ao ar interior da habitação. As infiltrações através da cobertura devem ocorrer
de forma a evitar perdas de calor excessivo e correntes de ar frio mas possibilitando a
ventilação dos locais cobertos.
Fig.4 – Zonamento Climático resultante da combinação vento-precipitação
EXIGENCIAS FUNCIONAIS DA ENVOLVENTE - COBERTURAS
FISICA DAS CONSTRUÇÕES
As soluções correntes para revestimento de coberturas inclinada são chapas e
caneletes (em fibrocimento, plástico ou metal) ou telhas (lusa, marselha, canudo, romana,
plana). Ao recorrer a telhas canudo em coberturas com pouca inclinação é usual utilizar
subtelhas normalmente em chapa ondulada de fibrocimento, plástico ou metal de forma a
assegurar a estanquidade. Nas coberturas em terraço a impermeabilização poderá encontrar-
se sobre a camada isolante (solução tradicional) ou sob a camada isolante (solução invertida).
Os revestimentos mais utilizados são telas, gravilha, placas ou mosaicos assentes com
argamassas ou betonilhas afagadas ou esquarteladas e chapas metálicas.
Fig.5 – Catálogo Torreense – Telha Marselha
EXIGENCIAS FUNCIONAIS DA ENVOLVENTE - COBERTURAS
FISICA DAS CONSTRUÇÕES
3. Conforto Higrotérmico Em qualquer tipo de construção, esta exigência tem uma importância enorme, visto
que por aqui passa, em boa parte, a responsabilidade de uma vida saudável de quem usufrui
do espaço.
O conforto higrotérmico é afectado por vários factores, em que a temperatura,
humidade, movimentação de ar, luz e insolação estão no grupo de factores climáticos e o
metabolismo, a idade ou o tipo de roupa usada simbolizam factores pessoais de quem
frequenta o espaço.
Assim sendo, e tendo em conta estes factores, o espaço deve ser projectado
equacionando todas estas variáveis.
Destes factores, anteriormente enumerados, aqueles que podem causar variações de
comportamento térmico mais acentuadas são a temperatura, a humidade relativa, a insolação
e as movimentações de ar. Essencialmente é por aqui que passa grande parte da sensação de
bem-estar de um espaço, para tal as coberturas exteriores, sejam elas planas ou inclinadas,
devem ser suficientemente estanques por forma a impedir a entrada de água para o interior,
quer seja proveniente da pluviosidade ou pela humidade causada pelas baixas temperaturas
nocturnas, bem como o vento. Como tal, é possível a aplicação de telas impermeabilizantes
que impedem então este fenómeno. Em muitos casos a aplicação de um isolante térmico é
extremamente aconselhável, visto ser uma mais-valia para temperaturas elevadas e zonas
onde a insolação é constante, impedindo assim um aquecimento excessivo do interior. Estes
isolamentos podem ser feitos com lã de rocha, aglomerado de cortiça expandida ou
aglomerado negro de cortiça e poliestireno extrudido. As cores a adoptar para uma cobertura
também são importantes, assim, deve-se sempre optar por cores claras visto serem aquelas
que reflectem mais a luz solar, existindo assim uma menor absorção do calor.
Por forma a facilitar a movimentação de ar, especialmente em coberturas de habitação
inclinadas, é usual utilizar-se caixa-de-ar entre as telhas e os outros elementos constituintes
proporcionando assim uma maior ventilação na cobertura.
Em coberturas, pode em alguns casos ser conveniente a presença de elementos de
passagem de luz, seja por forma de janelas (em sótãos) ou por placas acrílicas em armazéns
mas, se por um lado é uma opção que facilita a passagem de luz natural para o interior, por
outro é através dos envidraçados que existe maior risco de ocorrerem trocas térmicas, e por
isso, surge a necessidade de usar uma solução adequada, em muitos casos recorrendo a vidro
duplo.
Fig.6 – Cobertura com ventilação Fig.7 – Cobertura com Isolamento e Tela Impermeabilizante
EXIGENCIAS FUNCIONAIS DA ENVOLVENTE - COBERTURAS
FISICA DAS CONSTRUÇÕES
4. Isolamento Acústico
Dando continuidade às exigências que influenciam a saúde, o conforto acústico é
também em grande parte responsável pelo bem-estar de quem usufrui do espaço em questão.
Deficientes soluções para impedir a progressão de ruído proveniente do exterior podem
causar graves desconfortos e incómodos indesejados.
Sendo as coberturas um elemento de ligação com o exterior é importante garantir que
os mesmos ruídos que surgem do exterior sejam debelados, isto é, é importante criar uma
solução para que impeça o barulho da chuva, a incidência do vento na cobertura ou a
passagem de veículos motorizados (carros, comboios, aviões) para o interior do espaço a
isolar.
Assim sendo, há que ter em conta a zona onde a construção será efectuada visto que
pode o ruído exterior ter maior incidência do que ruídos emitidos pela vizinhança. Desta
forma, é importante relacionar estes mesmos ruídos com a escala do limiar da dor na audição,
de uma forma geral o bem-estar auditivo passa por valores entre os 10 e os 50 decibéis (dB)
enquanto o barulho de um comboio, avião ou tráfego automóvel intenso pode atingir valores
na ordem 100 e 120 dB sendo estes valores incomodativos e dolorosos para quem está sujeito
a eles. De referir que em períodos nocturnos os valores aceitáveis baixam significativamente
para valores na ordem dos 5 a 10 dB.
A fim de minimizar o descrito anteriormente, um isolamento acústico deve ser
projectado e executado com muito critério, pois uma falha na composição dos materiais ou no
método construtivo utilizado pode permitir a passagem do som quase na totalidade. Deve ser
então escolhido um material que seja pesado e que apresente uma grande massa molecular
com a finalidade de impedir o som de passar de um ambiente para o outro. Dentro dos
materiais mais indicados para reduzir essa passagem de som encontram-se a lã de rocha
(fig.8), lã de vidro e aglomerado de cortiça (fig.9). Além de bons isolantes térmicos são
também bons absorventes de ruído, isto é, se for aplicado pelo interior tem a capacidade de
absorver o ruído emitido no, não o deixando sair para o exterior.
Fig.8 – Lã de Rocha
Fig.9 – Aglomerado de cortiça
EXIGENCIAS FUNCIONAIS DA ENVOLVENTE - COBERTURAS
FISICA DAS CONSTRUÇÕES
5. Segurança contra Incêndios
Esta é mais uma exigência que requer também muita atenção, visto ser a que em caso
de catástrofe pode fazer a diferença entre salvar e vidas ou não.
Como tal existem alguns requisitos que são obrigatórios serem seguidos, os quais
constam na publicação da Autoridade Nacional da Protecção Civil sobre Segurança Contra
Incêndios em Edifícios.
Será prioritário salvar o edifício ou quem está nele?
A prioridade passa por, em primeiro lugar, retirar com vida e em segurança todas as
pessoas que estejam dentro do edifício em tempo útil, tendo em conta que podemos estar
perante uma situação em que haja doentes, idosos e ocupantes com mobilidade reduzida.
Este plano de salvaguarda tem de ser delineado de acordo com várias condicionantes
adjacentes ao incêndio, mais propriamente a propagação do fogo, desenvolvimento de gases
tóxicos e fumos de opacidade elevada. Por outro lado temos que ter em conta o pânico gerado
pelos ocupantes.
De acordo com o regulamento, em edifícios com mais de 28 metros as coberturas
devem ser sempre em terraço acessível com um espaço ocupado inferior a 50% da área útil,
em edifícios com menos de 28 metros as coberturas devem ter uma guarda exterior em toda a
periferia.
De acordo com as classes de resistência ao fogo, no caso de existirem vãos
envidraçados (clarabóias) estas devem garantir uma classe de resistência padrão EI 60 ou
superior. Nos casos de edifícios em média altura, considera-se que os elementos estruturais
sejam construídos com materiais de classe de reacção ao fogo A1 ou com madeira.
De seguida irá ser apresentada as Classes de Reacção ao Fogo bem como a
classificação de Resistência ao Fogo descrita:
Fig.10 – Níveis de Solicitação Térmica
Fig.11 – Classes de Reacção ao Fogo
EXIGENCIAS FUNCIONAIS DA ENVOLVENTE - COBERTURAS
FISICA DAS CONSTRUÇÕES
De acordo com o sistema Europeu de classificação ficamos a saber que os elementos
pouco ou muito pouco combustíveis são classificados como A1 ou A2 crescendo na escala até F
onde se encontram os mais combustíveis, por sua vez devem ser evitados.
Na figura 10 encontram-se os três níveis de solicitação térmica: fogo plenamente
desenvolvido na peça, solicitação por um objecto em fogo ou fogo plenamente desenvolvido
na peça vizinha e ataque pela pequena chama.
Define-se “E” por estanquidade a chamas e gases quentes e “I” isolamento térmico. De
acordo com a classe assim corresponde o tempo que resiste ao fogo.
Fig.12 – Classes de Resistência ao Fogo
EXIGENCIAS FUNCIONAIS DA ENVOLVENTE - COBERTURAS
FISICA DAS CONSTRUÇÕES
6. Durabilidade e manutenção
Uma cobertura é, em princípio, o componente que durante mais tempo está sob a
acção do sol e agentes atmosféricos, como o vento e a chuva e, em certas zonas, neve ou gelo.
É, portanto, vital que os materiais utilizados na construção de coberturas sejam capazes de
lidar com altas temperaturas, sejam resistentes à água (estanques) e à carga que estes agentes
podem exercer.
No caso de coberturas inclinadas, que por norma são de difícil acesso e circulação, é
importante evitar a necessidade de manutenção regular. Quando estas são correctamente
executadas e isoladas, não se dá a infiltração de água (que provoca o apodrecimento de
madeira, oxidação de metais e desagregação do betão) e a cobertura dura facilmente o
período de vida útil do edifício sem necessidade de intervenções de maior, salvo ocasiões
excepcionais.
Ainda assim, é prudente a execução de meios de circulação como pranchas e
passadeiras, que permitam a movimentação de pessoal sem que seja necessário pisar
directamente as telhas, evitando eventuais danos acrescidos.
Em coberturas planas, existe maior facilidade de concentração de água e,
consequentemente, maiores exigências no que toca a manutenção. Para o seu isolamento, é
comum a utilização de asfalto e betumes, que tendem a der um desgaste relativamente
elevado, principalmente no caso de terraços sujeitos ao acesso periódico de pessoas, e que, só
por si, têm um período de vida útil reduzido. Assim sendo, é essencial que este tipo de
coberturas ofereça condições de escoamento de águas e estanquidade.
Em qualquer dos casos, deve ser realizada regularmente uma vistoria do estado de
manutenção da cobertura no que toca a vegetação e sedimentos acumulados pelo vento, que
podem obstruir vias de escoamento de águas e causar problemas de estanquidade.
Fig.13 – Exemplo – Cobertura Inclinada
Fig.14 – Exemplo – Cobertura Plana
EXIGENCIAS FUNCIONAIS DA ENVOLVENTE - COBERTURAS
FISICA DAS CONSTRUÇÕES
7.Iluminação
Por uma questão de poupança de energia, é de algum interesse permitir a passagem
de luz pela cobertura.
No caso de edifícios de habitação, pode-se aproveitar a luz do dia para iluminação de
alguns vãos de escada, sótãos e salas de equipamentos e em certos casos, garagens e
escritórios.
Em edifícios de serviços como escolas e hospitais, o aproveitamento de luz natural é de
elevada importância, uma vez que se tratam de grandes áreas que envolvem custos elevados
para questões de iluminação.
Algumas soluções para iluminação através da cobertura são túneis de luz, clarabóias e
telhas de vidro.
Fig.17 – Túnel de luz
Fig.16 – Exemplo – Iluminação em edifícios de serviços Fig.15 – Exemplo – Iluminação em edifício de habitação
Fig.16 – Telha de vidro Fig.19 – Clarabóia
EXIGENCIAS FUNCIONAIS DA ENVOLVENTE - COBERTURAS
FISICA DAS CONSTRUÇÕES
Conclusão
A cobertura é o elemento construtivo que em primeira mão nos protege dos agentes
atmosféricos e, como tal, deve ser levado em grande consideração. No entanto, fora do seu
contexto de isolamento e protecção, é um espaço normalmente inútil e inacessível no dia-a-
dia do cidadão comum e é fácil esquecer ou menosprezar o que pode correr mal ou que podia
correr melhor.
Do ponto de vista energético, é essencial olhar para uma cobertura como uma fonte
de energia, seja eléctrica, térmica ou luminosa. Numa conjuntura de crise energética, é
imperativo não desprezar a possibilidade de auto-sustentar uma percentagem dos requisitos
de qualquer edifício.
Bibliografia
o Regulamento de Segurança de Acções para Estruturas de Edifícios e Pontes (RSA);
o Ana F. Lages – Coberturas de Edificios Aplicação de um Sistema Pericial na Avaliação do
Custo e Qualidade; Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto 1994;
o Ruy J. Gomes – Necessidades Humanas e Exigências Funcionais da Habitação. LNEC
1978;
o http://www.spacereflex.pt
o http://blendalgarve.wordpress.com/2007/10/03/conforto-higrotermico
o António C. Piedade – Exigências Funcionais das Edificações;
o Fichas Técnicas Telhas Cerâmicas e Telhados ; Torreense;
o Sebenta Coberturas Edifícios; ISEL-DEC
Recommended